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发动机的 曲轴 位置检测系统及具有其的汽车

阅读：329发布：2021-06-30

专利汇可以提供发动机的曲轴位置检测系统及具有其的汽车专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提出一种发动机的曲轴位置检测系统，包括：信号发射端子，信号发射端子设置在与曲轴同步转动的转子上；信号孔盘，信号发射端子设置在信号孔盘的一侧，信号孔盘设有X个信号通孔；信号接收盘，信号接收盘设置在信号孔盘的另一侧，信号接收盘设有与多个信号通孔相对的X个信号接收端子，X个信号接收端子用于接收由信号发射端子通过对应的信号通孔发射的信号；处理器，处理器根据所述X个信号接收端子接收到的信号判断出曲轴的转动方向和位置。根据本发明实施例的发动机的曲轴位置检测系统可以快速准确地判断出汽缸内活塞的位置，减少发动机的启动时间。本发明还提出了一种汽车。，下面是发动机的曲轴位置检测系统及具有其的汽车专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种发动机的曲轴位置检测系统，其特征在于，包括：
信号发射端子，所述信号发射端子设置在与所述曲轴同步转动的转子上；
信号孔盘，所述信号发射端子设置在所述信号孔盘的一侧且所述信号孔盘相对所述曲轴固定不动，所述信号孔盘设有X个信号通孔，所述X为正整数；
信号接收盘，所述信号接收盘设置在所述信号孔盘的另一侧，所述信号接收盘设有与所述多个信号通孔相对的X个信号接收端子，所述X个信号接收端子用于接收由所述信号发射端子通过对应的信号通孔发射的信号；
处理器，所述处理器与所述X个信号接收端子相连，以根据所述X个信号接收端子接收到的所述信号判断出所述曲轴的转动方向和位置。
2.根据权利要求1所述的发动机的曲轴位置检测系统，其特征在于，所述信号发射端子为发光体，所述信号接收端子为光敏二极管。
3.根据权利要求1或2所述的发动机的曲轴位置检测系统，其特征在于，还包括：
X个放大电路，所述X个放大电路一一对应地与所述X个信号接收端子相连，且所述X个放大电路均与所述处理器相连，以对所述信号接收端子接收的信号进行放大后发送给所述处理器。
4.根据权利要求3所述的发动机的曲轴位置检测系统，其特征在于，所述X个放大电路的放大倍数不同，以便产生X个不同幅值的信号，所述处理器根据接收到的不同幅值的信号判断出所述曲轴的位置，以及根据接收到的连续的两个不同幅值的信号判断出所述曲轴的转动方向。
5.根据权利要求3所述的曲轴位置检测系统，其特征在于，所述X个信号接收端子沿所述信号接收盘的周向等间隔分布。
6.根据权利要求5所述的曲轴位置检测系统，其特征在于，所述X个放大电路用于产生m个不同幅值的信号，所述连续的n个信号对应的幅值序列唯一对应一个曲轴位置，则所述处理器可根据连续接收到的n+1个信号判断出所述曲轴的转动方向和位置，其中，所述X小于或等于所述m的n次方，所述m小于或等于所述X。
7.根据权利要求5所述的曲轴位置检测系统，其特征在于，所述X个放大电路用于产生m个不同幅值的信号，所述m个幅值对应y个码道，则所述处理器可根据连续接收到的2个信号判断出所述曲轴的转动方向和位置，其中，所述X小于或等于所述m的y次方，所述m小于或等于所述X。
8.根据权利要求1所述的发动机的曲轴位置检测系统，其特征在于，所述信号孔盘和所述信号接收盘一体形成。
9.根据权利要求1所述的发动机的曲轴位置检测系统，其特征在于，所述信号孔盘和所述信号接收盘固定在机体组，或者，固定在所述发动机的缸盖或缸体上。
10.一种汽车，其特征在于，包括：如权利要求1-9任一项所述的发动机的曲轴位置检测系统。

说明书全文

发动机的 曲轴 位置检测系统及具有其的汽车

技术领域

[0001] 本发明涉及汽车制造技术领域，特别涉及一种发动机的曲轴位置检测系统及具有其的汽车。

背景技术

[0002] 发动机工作的前提是判断发动机的位置，这样才能根据发动机的位置信号来控制各执行器进行工作。随着排放法规的日益严格与人们对燃油经济性的需求，迫切的希望能
够快速判断发动机的位置，来实现发动机的快速启动。现有技术中采用安装多个传感器或
者使用编码器的方式来确定发动机的位置。

[0003] 例如：采用多个传感器来确定发动机的位置或者采用绝对式光电编码器等方式判断发动机的位置。

[0004] 采用多个传感器来确定发动机位置，增大了检测系统的体积，而且由于使用多个传感器来测试，测量精度较差。而绝对式编码器码道过多、制造工艺复杂从而造成体积大、重量较重，码盘制作精度要求高，成本也相应的增加，限制了绝对式编码器的应用。

发明内容

[0005] 本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

[0006] 为此，本发明的一个目的在于提出一种发动机的曲轴位置检测系统。该系统可以快速准确地判断出汽缸内活塞的位置，减少发动机的启动时间。

[0007] 本发明的另一目的在于提出一种汽车。

[0008] 为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提供了一种发动机的曲轴位置检测系统，包括：信号发射端子，所述信号发射端子设置在与所述曲轴同步转动的转子上；信号孔盘，所述信号发射端子设置在所述信号孔盘的一侧且所述信号孔盘相对所述曲轴固定不
动，所述信号孔盘设有X个信号通孔，所述X为正整数；信号接收盘，所述信号接收盘设置
在所述信号孔盘的另一侧，所述信号接收盘设有与所述多个信号通孔相对的X个信号接收
端子，所述X个信号接收端子用于接收由所述信号发射端子通过对应的信号通孔发射的信
号；处理器，所述处理器与所述X个信号接收端子相连，以根据所述X个信号接收端子接收
到的所述信号判断出所述曲轴的转动方向和位置。

[0009] 根据本发明实施例的发动机的曲轴位置检测系统，可通过不同的信号判断出发动机曲轴所在的位置，可以准确快速地测量发动机的绝对位置。从而快速判断出汽缸内活塞
的位置，快速判断发动机现在的状态，这样，如在使发动机启动时，便可以快速启动，减少发动机的启动时间。

[0010] 另外，根据本发明上述实施例的发动机的曲轴位置检测系统还可以具有如下附加的技术特征：

[0011] 在一些示例中，所述信号发射端子为发光体，所述信号接收端子为光敏二极管。

[0012] 在一些示例中，还包括：X个放大电路，所述X个放大电路一一对应地与所述X个信号接收端子相连，且所述X个放大电路均与所述处理器相连，以对所述信号接收端子接
收的信号进行放大后发送给所述处理器。

[0013] 在一些示例中，所述X个放大电路的放大倍数不同，以便产生X个不同幅值的信号，所述处理器根据接收到的不同幅值的信号判断出所述曲轴的位置，以及根据接收到的
连续的两个不同幅值的信号判断出所述曲轴的转动方向。

[0014] 在一些示例中，所述X个信号接收端子沿所述信号接收盘的周向等间隔分布。

[0015] 在一些示例中，所述X个放大电路用于产生m个不同幅值的信号，所述连续的n个信号对应的幅值序列唯一对应一个曲轴位置，则所述处理器可根据连续接收到的n+1个信
号判断出所述曲轴的转动方向和位置，其中，所述X小于或等于所述m的n次方，所述m小
于或等于所述X。

[0016] 在一些示例中，所述X个放大电路用于产生m个不同幅值的信号，所述m个幅值对应y个码道，则所述处理器可根据连续接收到的2个信号判断出所述曲轴的转动方向和位
置，其中，所述X小于或等于所述m的y次方，所述m小于或等于所述X。

[0017] 在一些示例中，所述信号孔盘和所述信号接收盘一体形成。

[0018] 在一些示例中，所述信号孔盘和所述信号接收盘固定在机体组，或者，固定在所述发动机的缸盖或缸体上。

[0019] 本发明第二方面的实施例提供了一种汽车，包括：如上述第一方面实施例所述的发动机的曲轴位置检测系统。该汽车可以快速判断出汽缸内活塞的位置，快速判断发动机
现在的状态，这样，如在使发动机启动时，便可以快速启动，减少发动机的启动时间。

[0020] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明

[0021] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

[0022] 图1是根据本发明一个实施例的发动机的曲轴位置检测系统的结构图。

具体实施方式

[0023] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0024] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发
明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0025] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0026] 以下结合附图描述根据本发明实施例的发动机的曲轴位置检测系统及具有其的汽车。

[0027] 图1是根据本发明一个实施例的发动机的曲轴位置检测系统的结构图。如图1所示，根据本发明一个实施例的发动机的曲轴位置检测系统，包括：信号发射端子110、信号孔盘120、信号接收盘130和处理器（图中未示出）。

[0028] 其中，信号发射端子110设置在与曲轴200同步转动的转子210上。信号发射端子110设置在信号孔盘120的一侧（如图1中发射端子110设置在信号孔盘120的右侧）且
信号孔盘120相对曲轴200固定不动，信号孔盘120设有X个信号通孔121，X为正整数，例
如为但不限于60个。信号接收盘130设置在信号孔盘120的另一侧（如图1中信号接收盘
130设置在信号孔盘120的左侧），信号接收盘130设有与多个信号通孔121相对的X个信
号接收端子131，X个信号接收端子131用于接收由信号发射端子110通过对应的信号通孔
121发射的信号。处理器与X个信号接收端子131相连，以根据X个信号接收端子131接收
到的信号判断出曲轴200的转动方向和位置。

[0029] 信号发射端子110为但不限于发光体110，诸如发光二极管110等发光体，信号接收端子131为但不限于光敏二极管131。信号孔盘120和信号接收盘130可固定在机体组
上，或者，固定在发动机的缸盖或缸体上。

[0030] 具体地说，光敏二极管可通过一些常用电路与处理器相连，并且不同的光敏二极管可以连接到处理器不同的端口上，这样，当曲轴转动到不同位置时，发光体便通过与该位置对应的信号通孔121向对应的光敏二极管发光，该光敏二极管接收到光线后，与处理器
形成闭合回路，由此，处理器便可根据哪个端口接收到的信号，判断出曲轴当前的位置。并且可根据接下来哪个端口接收到的信号，和之前的端口接收到的信号，判断出曲轴的转动
方向。

[0031] 上述示例中，处理器至少需要X个端口与X个光敏二极管相连，为了简化处理器的结构，使处理器使用尽可能少的端口实现对曲轴位置和方向的判断，本发明实施例的发动
机的曲轴位置检测系统，还可包括：X个放大电路（图中未示出），X个放大电路一一对应地与X个信号接收端子131相连，且X个放大电路均与处理器相连，以对信号接收端子131接
收的信号进行放大后发送给处理器。

[0032] 进一步地，还需要使X个放大电路的放大倍数不同，以便产生X个不同幅值的信号，这样，处理器可根据接收到的不同幅值的信号判断出曲轴的位置，以及根据接收到的连续的两个不同幅值的信号判断出曲轴的转动方向。

[0033] 例如：结合图1所示，发光二极管110固定在与曲轴200同步的转子210上组成集成转子，与曲轴200一起作旋转运动。信号孔盘120上分布着信号通孔121，信号接收盘130
与信号孔盘120对应的位置都安装了不同的光敏二极管131。信号接收盘130上的光敏二
极管131等元件相连的放大电路（如放大器）的放大倍数不同，这样就可以对应得到不同幅值的信号。其中信号孔盘120与信号接收盘130可以一体形成，即信号孔盘120与信号接
收盘130可以集成在一起，不随曲轴200转动。由于发光二极管110安装在转子210（即旋
转件）上，可以采用非接触式供电，或者安装一个可以充放电的电池，给发光二极管110提供电源。

[0034] 集成转子上的发光二极管110随曲轴200一起转动，信号接收盘130上的光敏二极管131接收到通过信号通孔121传过来的光线产生电信号，由于放大电路的放大倍数不
同，接收到的信号幅值也不同。通过信号的幅值来判断具体接收到的是哪个光敏二极管131传来的信号，从而精确判断出发动机的位置。从另一方面来说，这个过程类似于钟表，可以通过指针所指的位置来知道时间。光敏二极管131相当于指针，而信号孔盘120和信号接
收盘130相当于钟表的表盘。

[0035] 通过上述的实施例可以减少处理器的连接端口，并可实现曲轴位置和转向的精确判断。不仅使该系统结构较为简单，而且具有高的检测精度。

[0036] 可以理解的是，对于上述实施例的系统利用通过信号的幅值的不同来判断曲轴位置和方向，每个信号都对应不同的幅值，这样，如果需要很多个检测位置时，则会需要很多不同的电压信号，如果电压信号的幅值的差距较小可能会引起混淆，因此，为避免过多的信号幅值，本发明可以采用以下实施例以避免上述问题的出现。

[0037] 具体地说，首先，使X个信号接收端子131沿信号接收盘130的周向等间隔分布。例如60个信号接收端子131沿信号接收盘130的周向等间隔分布，这样，可以分析得到，曲
轴200旋转时，信号发射端子110每经过相邻的两个信号通孔121时，相当于曲轴转动了
6°。依次类推。

[0038] 通过上述的设置后，这样一来，X个放大电路可仅产生m个不同幅值的信号，连续的n个信号对应的幅值序列唯一对应一个曲轴位置，则处理器可根据连续接收到的n+1个
信号判断出曲轴的转动方向和位置，其中，X小于或等于m的n次方，m小于或等于X。

[0039] 也就是说，对相邻的信号进行分组，假设m种幅值，将n个信号分为一组，那么可以n得到m 个信号序列。

[0040] 举个例子，假设有两种幅值A和B，将三个连续的信号分为一组，那么按照上面就3
可以得到2 种，即8种不同的信号序列。例如A A A B A B B B这样的排列，则它们之间的
组合是AAA、AAB、ABA、BAB、ABB、BBB、BBA、BAA，从而在检测到四个信号，也就是两个组合时，由于每个组合（即信号序列对应的曲轴的位置）的位置是确定的，找到了这组信号和下一组信号就可确定发动机的曲轴200的旋转方向，而后检测到的三个信号就可以确定发动机的
位置。

[0041] 当然8种不同的排列当发动机转过180°时才可以确定发动机的曲轴200的位置。6
如果一直是两种不同的幅值那么就需要连续测量6个信号，这样就产生了2，也就是64种
不同的排列。对于如60个信号通孔121的信号孔盘120，连续测量7个信号，也就是两组6
个信号的组合就可以确定发动机的曲轴200的旋转方向和位置，也就是发动机的曲轴200
转过42°。

[0042] 再如：如果是三种不同幅值来划分60个信号孔盘120。则可以将四个信号分为一4
组，有3，即生成了81种不同的信号排列，连续测量五个信号确定发动机曲轴200的位置，
也就是发动机转过30°。

[0043] 综上所述，信号孔上有X个信号孔，使用m种幅值，将n个信号分为一组，那么就可n n以得到m 个信号。n为在满足m 大于X，这样检测n+1个信号，也就是两组信号序列就可以
确定发动机的位置。也就是发动机的曲轴转过了Y°。即：Y=360*(n+1)/X。

[0044] 在本发明的另一个示例中，X个放大电路仅产生m个不同幅值的信号，m个幅值对应y个码道，则处理器可根据连续接收到的2个信号判断出曲轴200的转动方向和位置，其
中，X小于或等于m的y次方，m小于或等于X。

[0045] 具体地说，使用m种幅值，制作y条码道，就可以产生my个信号，如果信号孔上有Xy个信号孔，那么需要满足m 大于X。这样每个信号通孔121都对应了唯一的一组排列，检测
两个信号，就可以得到两组排列，从而确定发动机的曲轴200的位置。也就是发动机转过了Y°，即：Y=180/X。

[0046] 例如：4种幅值，设定3个码道就可以产生43，也就是64种排列，可以使用60个信号通孔121的信号孔盘120，这样检测两个信号，发动机的曲轴200转过12°，从而便可以
确定发动机的转向和具体位置。

[0047] 根据本发明实施例的发动机的曲轴位置检测系统，可通过不同的信号判断出发动机曲轴所在的位置，可以准确快速地测量发动机的绝对位置。从而快速判断出汽缸内活塞
的位置，快速判断发动机现在的状态，这样，如在使发动机启动时，便可以快速启动，减少发动机的启动时间。

[0048] 本发明的进一步实施例提供了一种汽车，包括：如上述任意一个实施例所述的发动机的曲轴位置检测系统。该汽车可快速判断出汽缸内活塞的位置，快速判断发动机现在
的状态，这样，如在使发动机启动时，便可以快速启动，减少发动机的启动时间。

[0049] 另外，根据本发明实施例的汽车的其它构成以及作用对于本领域的技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，此处不做赘述。

[0050] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0051] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。

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