TWI416109B - Engine speed detection circuit system - Google Patents

Description

引擎轉速的偵測電路系統

本發明是有關於一種電路系統，且特別是有關於一種用於偵測車輛引擎轉速的電路系統。

請參閱圖1、圖2及圖3，圖1為一車輛儀表板的示意圖；圖2為習知車輛從電子點火控制器擷取引擎轉速訊號以作為儀表板引擎轉速表之訊號來源的示意圖；圖3為圖2引擎轉速訊號的示意圖。

由圖1至圖3可知，目前市面上的車輛1(例如：機車)通常會包含有發電機10、電子控制單元(ECU)11、電子點火控制器(CDI)12及儀表板13。其中為了讓車輛1人員能夠掌握車輛的行車狀況，車輛1通常都會設置儀表板13以供人員讀取儀表板13上的相關數值，進而能夠讓車輛人員獲知車輛1的實際運作資訊。

所述儀表板13通常包含有引擎轉速表130，且目前車輛1儀表板13的引擎轉速表130的訊號，大多從電子點火控制器12的點火線圈所擷取，並經由簡單的電路處理後以作為引擎轉速表130的引擎轉速訊號來源。

然而，由於點火線圈啟動火星塞14點火時，其所產生的為一種高電壓與高電流的主動訊號，因此由點火線圈所擷取的引擎轉速訊號會含有較高的雜訊，如圖3所示，引擎轉速訊號通常含有不穩定的逆向訊號成份，因此於整體訊號而言較為不規則，以致於引擎轉速訊號受到影響，使得引擎轉速表130所顯示出的引擎轉速數值出現不穩定的現象(例如：數值抖動或停滯等現象)，造成車輛人員的誤判。

本發明之目的在於提供一種引擎轉速的偵測電路系統。

依據上述之目的，本發明所述引擎轉速的偵測電路系統，用於一車輛，所述車輛包括引擎轉速表、一被引擎之曲軸所帶動的交流發電機及飛輪，此飛輪具有相互間隔的多數個凸齒，飛輪旁設有一感測單元，當飛輪受引擎之曲軸帶動而轉動時，所述感測單元依序感測每一凸齒以產生一感應訊號，引擎轉速的偵測電路系統電性連接感測單元，其特徵在於包含史密特觸發電路(Schmitt Trigger Circuit)及計數邏輯電路。

史密特觸發電路電性連接感測單元並用以接收感應訊號以將感應訊號轉換為方波訊號，計數邏輯電路電性連接史密特觸發電路，所述計數邏輯電路包含多數個計數器及多數個邏輯閘，多數個計數器依據一預設計數值分析此方波訊號，以令多數個邏輯閘輸出一脈衝訊號，引擎轉速表依據此脈衝訊號顯示出車輛的引擎轉速。

運用本發明所獲得的功效在於：當飛輪受引擎之曲軸帶動而轉動時，利用感測單元依序去感測飛輪每一凸齒以產生感應訊號，由於感應訊號為利用感應所產生的被動訊號，這樣的方式比起習知直接從具有高電壓及高電流的點火線圈所擷取來的訊號來說，較無雜訊上的問題，且訊號整體而言亦較為規則。另外由於計數邏輯電路能夠依據一預設計數值，因此藉由此預設計數值作為車輛引擎一電子點火控制器(CDI)的點火週期(Ignition Cycle)，計數邏輯電路能夠分析方波訊號以轉換為一計數訊號，並依據計數訊號輸出符合點火週期的一脈衝訊號，以令引擎轉速表依據此脈衝訊號顯示出車輛的引擎轉速。

為期許對本發明之構造、特徵、功效及目的能夠有更詳盡的瞭解，茲配合圖式將本發明相關實施例詳細說明如下。

請參閱圖4，圖4為本發明引擎轉速的偵測電路系統的方塊示意圖。如圖4所示，引擎轉速的偵測電路系統，能夠被運用於一車輛(此部分可參考圖1)(例如：機車)，所述車輛包括引擎轉速表20、一被引擎之曲軸所帶動的交流發電機21及飛輪22，此飛輪22的周緣上具有相互間隔的多數個凸齒220，飛輪22旁設有感測單元30，當飛輪22受引擎之曲軸帶動而轉動時，感測單元30依序感測每一凸齒220以產生感應訊號，引擎轉速的偵測電路系統3電性連接感測單元30，其特徵在於包含史密特觸發電路(Schmitt Trigger Circuit)31及計數邏輯電路32。

感測單元30能夠由磁感式感應器所實現，並利用飛輪22受曲軸帶動而轉動時，飛輪22上的凸齒220會跟著轉動而切割感測單元30的一感應線圈的磁場變化，因此利用此原理，感測單元30能夠依序感測到每一凸齒220的轉動以產生感應訊號S1。

史密特觸發電路31電性連接感測單元30並用以接收感應訊號S1以將感應訊號S1轉換為方波訊號S2，計數邏輯電路32電性連接史密特觸發電路31，計數邏輯電路32依據一預設計數值分析方波訊號S2，以輸出一脈衝訊號S3，引擎轉速表20依據脈衝訊號S3顯示出車輛的引擎轉速。

其中，引擎轉速的偵測電路系統3更能夠利用一穩壓電路33將一車輛電池的電能降壓並穩壓後，提供一工作電源至史密特觸發電路31及計數邏輯電路32。另外，所述感測單元30更電性連接車輛的一電子控制單元(ECU)23，此電子控制單元23電性連接一電子點火控制器(CDI)24，其中電子控制單元23用以接收引擎的相關參數數值(例如：引擎溫度、進氣壓力或大氣壓力等)並分析引擎的運轉狀況，所述電子控制單元23依據一點火週期(Ignition Cycle)去啟動電子點火控制器24以令車輛的一火星塞點火，如此以提供引擎持續運作的動力。於此須說明的是，通常車輛引擎曲軸上的飛輪22轉動n圈後，亦剛好為此點火週期的時間，此部份於下文中將舉例說明。

請參閱圖5A、圖5B、圖5C及圖6並配合圖4，圖5A為圖4穩壓電路的電路圖；圖5B為圖4史密特觸發電路的電路圖；圖5C為圖4計數邏輯電路的電路圖；圖6為感應訊號依序經過史密特觸發電路及計數邏輯電路後的訊號變化示意圖。

進一步地，上述史密特觸發電路31包含有電壓比較器310；計數邏輯電路32包含多數個計數器，於此多數個計數器以二個四位元同步二進制(Binary)上數計數器320來實現，且所述計數邏輯電路32亦包含與計數器320電性連接的多數個邏輯閘321，所述多數個邏輯閘321於此以反及閘(NAND)來實現。

當穩壓電路33將車輛電池的電能降壓並穩壓後，穩壓電路33會提供一工作電源(例如：5伏特)至史密特觸發電路31電壓比較器310的Vcc接腳(Pin)及計數邏輯電路32二個計數器320的Vcc接腳，之後從史密特觸發電路31電壓比較器310的CPS+端輸入感應訊號S1，當感應訊號S1經過並聯反接的二個二極體(DIODE)被濾波且從電壓比較器310的一輸出接腳OUT_A被輸出時，感應訊號S1即被轉換為與工作電源數值相同的方波訊號S2(例如：5伏特的方波訊號S2)。

承上述，由於車輛引擎曲軸上的飛輪22轉動n圈後，剛好為電子控制單元23依據一點火週期去啟動電子點火控制器24以令車輛的火星塞點火的時間，於此假設飛輪22轉動2圈，且飛輪22凸齒220共有23個，因此當飛輪22轉動2圈後，感測單元30會感應到46個感應訊號S1，亦即每經過46個感應訊號可作為判斷車輛引擎轉速的依據，因此設計者能夠將上述方波訊號S2輸入至計數邏輯電路32二個計數器320的CLK接腳，並事先設定一預設計數值(例如：上述的46)，因此二個計數器320會依據此預設計數值去分析與計算方波訊號S2，並於計數方波訊號S2的同時(例如：從0計數到45)，計數器320的輸出接腳Qa、Qb、Qc、Qd會將方波訊號S2轉換為計數訊號，直到計數器320計算到預設計數值後，多數個邏輯閘321便輸出一脈衝訊號S3，引擎轉速表20則依據此脈衝訊號S3顯示出車輛的引擎轉速。

由此可知，本發明所述引擎轉速的偵測電路系統，具有下列之特點：

1.由於感應訊號為利用感應所產生的被動訊號，這樣的方式比起習知直接從具有高電壓及高電流的點火線圈所擷取來的訊號來說，較無雜訊上的問題，且訊號整體而言亦較為規則。因此當感應訊號經過史密特觸發電路及計數邏輯電路處理後，感應訊號即成為穩定的脈衝訊號，進而克服習知車輛引擎轉速表所顯示出的引擎轉速數值不穩定的問題。

2.由於電路系統中的各個電路結構簡單且工作電壓低而省電(例如：5伏特的工作電壓)，因此能夠降低車輛引擎電路系統的設計成本。

3.引擎轉速的偵測電路系統能夠被運用於不同種類的車輛上，例如：機車或汽車等。

綜上所述，乃僅記載本發明為呈現解決問題所採用的技術手段之較佳實施方式或實施例而已，並非用來限定本發明專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符，或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

[先前技術部分]

1．．．車輛

10．．．發電機

11．．．電子控制單元

12．．．電子點火控制器

13．．．儀表板

14．．．火星塞

130．．．引擎轉速表

[本發明部分]

20．．．引擎轉速表

21．．．交流發電機

22．．．飛輪

220．．．凸齒

23．．．電子控制單元

24．．．電子點火控制器

3．．．引擎轉速的偵測電路系統

30．．．感測單元

31．．．史密特觸發電路

310．．．電壓比較器

32．．．計數邏輯電路

320．．．計數器

321．．．多數個邏輯閘

33．．．穩壓電路

S1．．．感應訊號

S2．．．方波訊號

S3．．．脈衝訊號

圖1　為一車輛儀表板的示意圖；

圖2　為習知車輛從電子點火控制器擷取引擎轉速訊號以作為儀表板引擎轉速表之訊號來源的示意圖；

圖3　為圖2引擎轉速訊號的示意圖；

圖4　為本發明引擎轉速的偵測電路系統的方塊示意圖；

圖5A　為圖4穩壓電路的電路圖；

圖5B　為圖4史密特觸發電路的電路圖；

圖5C　為圖4計數邏輯電路的電路圖；以及

圖6　為感應訊號依序經過史密特觸發電路及計數邏輯電路後的訊號變化示意圖。

20．．．引擎轉速表

21．．．交流發電機

22．．．飛輪

220．．．凸齒

23．．．電子控制單元

24．．．電子點火控制器

3．．．引擎轉速的偵測電路系統

30．．．感測單元

31．．．史密特觸發電路

32．．．計數邏輯電路

33．．．穩壓電路

S1．．．感應訊號

S2．．．方波訊號

S3．．．脈衝訊號

Claims (6)

1. 一種引擎轉速的偵測電路系統，用於一車輛，其中該車輛包括一引擎轉速表、一被引擎之曲軸所帶動的交流發電機及一飛輪，該飛輪具有相互間隔的多數個凸齒，該飛輪旁設有一感測單元，當該飛輪受該曲軸驅動而轉動時，該感測單元依序感測該每一凸齒以產生一感應訊號，該引擎轉速的偵測電路系統電性連接該感測單元，其特徵在於包含：一史密特觸發電路(Schmitt Trigger Circuit)，電性連接該感測單元並用以接收該感應訊號以將該感應訊號轉換為一方波訊號；一計數邏輯電路，電性連接該史密特觸發電路，該計數邏輯電路包含多數個計數器及多數個邏輯閘，該多數個計數器依據一預設計數值分析該方波訊號，以令該多數個邏輯閘輸出一脈衝訊號，該引擎轉速表依據該脈衝訊號顯示出該車輛的引擎轉速；以及一穩壓電路，用以提供一工作電源至該史密特觸發電路及該計數邏輯電路，該史密特觸發電路接收該感應訊號後將該感應訊號轉換為與該工作電源數值相同的該方波訊號；其中，該感測單元更電性連接一電子控制單元(ECU)，該電子控制單元電性連接一電子點火控制器(CDI)。
2. 如申請專利範圍第1項所述引擎轉速的偵測電路系統，其中該多數個計數器由二個計數器所組成。
3. 如申請專利範圍第2項所述引擎轉速的偵測電路系統，其中該二個計數器為四位元同步二進制(Binary)上數計數器。
4. 如申請專利範圍第1項所述引擎轉速的偵測電路系統，其中該多數個邏輯閘包含反及閘(NAND)。
5. 如申請專利範圍第1項所述引擎轉速的偵測電路系統，其中該電子點火控制器依該預設計數值為一點火週期(Ignition Cycle)。
6. 如申請專利範圍第1項所述引擎轉速的偵測電路系統，其中該感測單元為一磁感式感應器。