CN2185810Y - 内燃机引擎上用的信号产生器装置 - Google Patents

Abstract

内燃机引擎用之信号产生器装置，由本体座、转 轴、翼形叶片转子、信号元件固定座、信号元件、信号 输出插座及噪音隔板等元件构成，转轴一端与引擎同 步旋转，带动翼形叶片转子旋转，转子旋转时，切割导 磁性良好的信号元件，产生方波信号于信号输出插座 中输出到引擎控制***中的微机控制器，控制引擎的 喷油及点火，信号元件固定座以整圈外缘为支点固定 在本体座上，另于部分不对称之转子之台面设有孔 洞，并于信号产生器上方设噪音隔离板。

Description

本实用新型涉及一种内燃机引擎上用的信号产生器装置。

通常在内燃机引擎中，使用霍耳效应感测元件为信号元件之信号产生器（如图7所示），为了紧缩空间，其信号元件固定座A1是以其中心孔之内缘，锁紧在转轴A2的轴承座A3上，其轴承座A3只要增加三条以上之肋，就能将信号元件固定座A1固定在很小的轴承座承面上，这种固定方式，虽然具有只要很小的空间的优点，但是仍有若干缺点存在：一者由于信号元件固定座是以中心孔内缘之圆周锁在轴承座上，其固定面积及力矩均不大，信号元件固定座之直径不能扩大，若扩大则易产生振动等不良现象。其二因为信号元件固定座不能增大外径，故其信号元件的位置，距离转轴中心之半径很小，使得翼形叶片转子切割信号元件产生正时信号之解析度及精确度均降低许多。其三由于轴承座是在分电盘的底部位置，使得信号元件之信号线要引导至本体座上之信号输出插座，装配上很麻烦，成本较高。其四使用常用之设计，其信号元件固定座下方即是轴承座，没有空间可以增加信号元件，故不适宜较先进之引擎控制***（即必须有二个正时信号之信号产生器。其五常用之设计，并没有使用噪音隔离板元件，其正时信号不适宜应用于微计算机控制***。

所以，由上可知，传统的内燃机引擎信号产生器之结构及装配，在实际使用运行上，显然仍具有若干不便与缺陷，而有待改善。

因此，本创作人有感上述缺陷之可改善，乃潜心研究并配合学术理论之运用，终于提出一种设计合理且有效改善上述缺陷之本实用新型。

为解决上述常用使用霍耳效应感测元件之信号产生器之缺点，其最经济有效之方法，就是将信号元件固定座之固定位置提高，并以本体座之内壁加工台阶为其固定面。其上方之隔离板以导电性能良好的材料制造，则在分电盘内部时，不仅和常用之隔离罩可以阻隔分火头产生之臭氧及水气，并且可以隔离高压电气噪声，使信号产生器之信号更纯，以利微计算机控制器之使用。另外，感测元件固定座之上、下面均有足够之空间可利用，可装设两个感测元件，产生两个正时信号波，使得应用者可以使用廉价之霍耳效应感测元件组合信号产生器，供作先进之内燃机引擎控制***之用。

本实用新型之目的，系为增大信号元件固定座之稳固性，并增大使用面积与空间，故将信号元件固定座之固定方式，由信号元件固定座中心孔内缘固锁在轴承座上，改为以信号元件固定座外缘整圈固锁在信号产生器之本体座内壁上。由于信号元件固定座外缘之半径及周长比其内缘之半径及周长增大很多，所以只要很短的径长固持在外缘，将可获得很大之总固定面积，而且原螺丝锁定之位置亦由内缘移至外缘，其固定整个信号元件固定座之力矩大为增大，固定效果更佳，信号元件更不易受引擎之振动影响。又因信号元件可放置于离转轴中心更大半径处，翼形叶片转子所切割之总周长将大幅增加，而总角度360°不变，使得翼形叶片转子切割一样的周长时，能代表更狭窄的角度值，故能使正时信号之波形的精确度与解析度大幅改善。又当本实用新型信号产生器被应用于微计算机***时，其正时信号，不受外在高压电气噪音的干扰，尤其是有分电盘的情况，其分火头跳火时产生电气噪音，将受到隔离板之隔断（此隔离板需为良导电材料制成）。在先进之引擎控制***中，必须有两个正时信号波，本实用新型由于信号元件固定座之下方空间，可以再增装一组信号元件及翼形叶片转子，因此可以用廉价的元件，组成一种适合现代引擎控制***使用的信号产生器。再由于信号元件固定座之位置提高，于装配时其一个或两个信号元件及信号输出插座，可以预先接线，并组装成一体成为一个组件，再装配于信号产生器或分电盘上，使得装配较为容易，装配成本大为降低。

本实用新型之内燃机引擎上用的信号产生器装置，系由一个本体座，一根在本体座上自由旋转的转轴，一片以上固定在转轴上具有成直角与轴心平行的扇翼之翼形叶片转子，一个固锁在本体座上的信号元件固定座，一个以上信号元件，一个固定在本体座上之信号输出插座，一片可隔绝电气噪音并盖住本体座开口的噪音隔离板等元件所构成。其中转轴的一端与引擎的凸轮轴或曲轴***相啮合，可与引擎同步旋转，进而带动翼形叶片转子与引擎同步旋转，该翼形叶片转子旋转时，切割信号元件，应用常用之霍耳效应感测元件为信号元件，此霍耳效应感测元件受到导磁性良好的翼形叶片转子切割时，将产生方波信号于信号输出插座中输出到引擎控制***中的微计算机控制器，用以控制引擎的喷油及点火。当引擎之点火***使用分电盘时，本实用新型信号产生器与分电盘同一体并装设在分电盘下方，若无分电盘时则本实用新型信号产生器则是独立之组件。本实用新型之主要特征系在于，其信号元件固定座系以其整圈外缘为支点固定在本体座上，而不是如常用设计以其内缘为支点固定在转轴的轴承座上，本实用新型不仅使得整个信号元件固定座更加稳固、不易振动，也使得固定座的使用空间加大，不仅其上、下面皆可用以固定信号元件，以满足新的引擎控制***需要更多正时信号的要求，而且信号元件可以固定在离转轴更远的位置，使得翼形叶片转子切割而产生的信号精度及解析度更高。

本实用新型之再一特征在于，在不对称之翼形叶片转子上相对于各直角扇翼位置设有孔洞，用以减少叶片重量，以达到更佳之动平衡，使得因翼形叶片转子旋转时所产生之振动减少。

本实用新型之另一特征在于，在信号产生器上方设有噪音隔离板之装置，该隔离板具有导电性，一方面可隔离分火头跳火及点火线圈和火花塞点火时及其它可能产生之高压电气噪音，另一方面可隔离分火头跳火产生的大量臭氧，臭氧不稳定，很容易使分电盘内部产生水气，并使铁材料制成的翼形叶片转子生锈，锈垢太多时，又易使信号元件短路，造成正时信号错误杂乱，致使引擎运转错乱。当信号产生器不兼做分电盘时，本实用新型杂噪音离板则兼做上盖，兼具防尘、防潮及防止异物落入信号产生器内。

本实用新型之又一特征在于，信号元件固定座之上面及下面都可装设感测元件，使得当正时信号数目需求增加时，不会造成感测元件及翼形叶片转子过于拥挤之现象。

以下将配合附图而对本实用新型之其它目的、特征及工作原理作更进一步之说明。

图1系本实用新型第一实施例装置于分电盘内部之平面视图。

图2系本实用新型第二实施例装置于分电盘内部之平面视图。

图3系本实用新型第三实施例为独立之信号产生器之平面视图。

图4－1系常用切割霍耳效应感测元件应用于四缸引擎之翼形叶片转子正视图。

图4－2系常用切割霍耳效应感测元件应用于四缸引擎之翼形叶片转子侧视图。

图4－3系常用切割霍耳效应感测元件应用于六缸引擎之翼形叶片转子正视图。

图4－4系常用切割霍耳效应感测元件应用于六缸引擎之翼形叶片转子侧视图。

图4－5系常用切割霍耳效应感测元件增加引擎位置时信号之翼形叶片转子正视图。

图4－6系常用切割霍耳效应感测元件增加引擎位置正时信号之翼形叶片转子侧视图。

图5系常用之四缸四冲程引擎应用一个正时信号时之喷油点火方式：

其中之图（a）系四缸四冲程引擎之角度展开坐标线图。

（b）系正时信号波形图。

（c）系四缸各缸点火位置图。

（d）系多点式分批喷射方式的第一缸及第四缸喷油位置图。

（d′）系多点式分批喷射方式的第二缸及第三缸喷油位置图。

（e）系多点式同步喷射方式的喷油位置图。

（f）系单点式节流阀体喷射方式的喷油位置图。

图6系常用之四缸四冲程引擎应用两个正时信号时之喷油点火方式：

其中之图（a）为四缸四冲程引擎之角度展开坐标线图。

（b）为表示位置之正时信号波形图。

（c）为计算转速之正时信号波形图。

（d）为四缸各缸点火位置图。

（e）为多点式顺序喷射方式的喷油位置图。

图7系常用之以霍耳效应感测元件为信号元件之信号产生器之平面视图。

附图中参考标号    1表示信号产生器，2表示分电盘，3表示本体座，4表示转轴，5表示扇翼，6表示翼形叶片转子，7表示信号元件固定座，8表示信号元件，9信号输出插座，10噪音隔离板，11表示分电盘盖，12表示分火头，13表示通气孔，14表示螺丝，15表示定位孔，16表示信号线，17表示小孔，18表示钩状槽，19表示扇翼，20表示翼形叶片转子，21表示信号元件，22表示信号线，23表示小孔，24表示固定面，25表示定位面，26表示螺丝，27表示空槽，28表示螺丝，29表示橡胶，30表示扇翼，31表示翼形叶片转子，32表示台面，33表示孔洞。

如图1所示，为引擎点火***需使用分电盘（DISTRIBUTOR）时，本实用新型之信号产生器1装置装设于分电盘2内部时之实施例。

本实用新型信号产生1系由一个本体座（HOUSING）3、一根可在本体座3内自由旋转之转轴（SHAFT）4、一片以上（包括一片）固定在转轴3上具有成直角与轴心平行的扇翼5之翼形叶片转子（VANE    TYPE    ROTOR）6、一个固锁在本体座3上的信号元件固定座（SIGNAL    ELEMENT    MOUNTING    PLATE）7、一个以上（包括一个）之信号元件（SINGNAL    ELEMENT）8、一个固持在本体座3上之信号输出插座（PLUG）9、及一片可隔绝电气噪音（NOISE）并盖住本体座3开口的噪音隔离板（NOISE    ISOLATING    PLATE）10等元件所构成，其中转轴4的一端与引擎的凸轮轴或曲轴***相啮合，可与引擎同步旋转，进而带动翼形叶片转子6与引擎同步旋转，此翼形叶片转子6于旋转时，将切割信号元件8。一般应用上多以常用之霍耳效应感测元件（HALL    EFFECT    SENSOR）为信号元件8，此霍耳效应感测元件受到导磁性（MAGNETIC    CONDUCTIVE）良好的翼形叶片转子6切割时将产生方波信号（SQUARE    WAVE    SINGNAL）于信号输出插座9中输出到引擎控制***（ENGINE    MANAGENET    SYSTEM）中的微计算机控制器（MICROCOMPUTER    CONTROL    UNIT），用以控制引擎的喷油（FUEL    INJECTION）及点火（IGNITION）。本实用新型分电盘2系设于信号产生器1上方，其顶端为一分电盘盖11，其内有分火头12，分火头12系销固在转轴4上端，分火头12下方设置之噪音隔离板10系以导电材料制成，故不仅能隔离分火头12跳火时产生之臭氧及随之产生之水气，因高压电跳过分火点产生之电弧火花，将使空气中之氧气变成臭氧，臭氧容易与铁金属表面结合成氧化铁锈垢，而且与空气中少量之氢气结合成水气，此水气日久累积成水滴，加速铁金属表面之锈化，被此噪音隔离板10阻隔后，分电盘2内大部之臭氧将由分电盘盖11上的通气孔13和大气流通。另外分火头12跳火时会产生高压电波噪音，此噪音若不被隔离，将感应信号产生器1的导电线，致使信号产生器1输出异常之噪音波形，易造成引擎控制***及微计算机控制器错误，本实用新型之信号产生器1为了提供正确的正时信号波给微计算机控制器使用，故特别以良导电材料如金属或电镀塑料制成，使高压电波无法穿透此噪音隔离板10。转轴4的下端与引擎之曲轴或凸轮轴啮合，故能与引擎之转速完全同步而旋转，第一片翼形叶片转子6系定位固锁在转轴4之上，与转轴4完全同步旋转，在本实施例中翼形叶片转子6是以螺丝14定位锁固在转轴4之上，但在应用上亦可以使用各种不同的方式将翼形叶片转子6定位固锁在转轴4上。此翼形叶片转子6与转轴4随著引擎同步旋转时，其扇翼5将在固定的圆周上旋转并切割信号元件8，在本实施例中以常用之霍耳效应感测元件作为信号元件8，此种感测元件之应用成本非常低廉为其优点，霍耳效应感测元件之信号元件8置于信号元件固定座7之上面，并以铆合、螺丝固锁或以其它任何方式定位在信号元件固定座7之定位孔15上，与信号元件固定座7牢固地结合，信号元件8的输出信号线16由小孔17穿过，并与信号输出插交9相连接，由此将信号输出。若信号线16很长，则须以信号元件固定座7表面上之钩状槽18扣住，以避免信号线散乱浮起或被翼形叶片转子6碰到。另外一片具有扇翼19之第二片翼形叶片转子20也定位固锁在转轴4之上，但在信号元件固定交7之下方，且其装置方向与第一片翼形叶片转子6之方向相反，使其扇翼5及扇翼19相对，并皆朝向信号元件固定座7，如此第二片翼形叶片转子20的扇翼19将切割第二个信号元件21（于本实施例为常用之霍耳效应感测元件），此第二个为霍尔效应感测元件之信号元件21系设置于信号元件固定座7之下面，并以铆合或螺丝固定在信号元件固定座7之下面，其输出信号线22亦由小孔23经钩状槽18扣住定位，并与信号输出插座9相连接，由此输出第二道正时信号波。

信号元件固定座7系以其外缘为固定面24定位固锁在本体座3上凸缘状之定位面25上，此定位面25经过加工故有其精度，使信号元件固定座7能稳定的镶在本体座3之上，并以螺丝26锁定位，当螺丝26放松时，此信号元件固定座7之位置可微调，以改变正时信号波和引擎角度之相对位置，此信号元件固定座7与各信号元件8、21及信号输出插座9可以预先组装成一组件，这使得整个信号产生器7的组装变得很容易。而在信号输出插座9的上方的本体座3有空槽27，可用以锁紧或放松翼形叶片转子6、20之固定螺丝14、28，并且用以将信号输出插座9装配定位。此空槽27于装配时，用橡胶29封住，以防止异物进入信号产生器1内，同时将信号输出插座9压住使其不松动。

前项所述之信号产生器1装设有两个信号元件（霍耳效应感测器）8、21，故可以产生两个正时信号波，其波形随着翼形叶片转子6、20的形状而变，一般先进之引擎控制***必须有两个正时信号波，一个正时信号波波形数目与引擎的汽缸数目相同，其波形用以精确计算引擎的角速度，如图4－1及4－2所示的是四缸引擎使用的翼形叶片转子6，其切割信号元件的部位是与翼形叶片转子6中心孔平行的扇翼5，四缸引擎使用的翼形叶片转子需有四片扇翼5。若是六缸引擎使用的翼形叶片转子31（如图4－3及4－4所示），则需有六片扇翼30，所有的扇翼5、30各在同一圆周上并将圆周等分成一定角度，依此类推至八缸引擎或其它数目之引擎。另一个正时信号波只有一个波形，而与引擎的汽缸数目无关，其波形是用以确定引擎的特定参考位置，当引擎的喷油***是各缸独立在不同时间喷射时，即所谓的多点式燃油顺序喷射方式（MULTI－POINT－FUEL－INJECTOR    SEQUENTIAL    INJECTION）的***，则必须有此第二个正时信号作为控制***计算喷油时间之用，如图4－5及4－6所示，此翼形叶片转子20只有一片扇翼19。由于只有一片扇翼19，造成翼形叶片转子20不对称，于转动时产生离心振动，故必须将其台面32上部份材料挖去，如设以孔洞33，使其旋转力矩能够平衡，此单片之扇翼19之形状与工作原理和前述之多片之扇翼5、30相似，均是切割各自之信号元件（霍耳效应感测器）而产生信号波。

在较简单的引擎控制***中，其信号产生器1只需要一个引擎正时信号，此时本实用新型之装置中的翼形叶片转子6只需一个（另一个单片扇翼之翼形叶片转子则省略），相对的信号元件（霍耳效应感测器）8也只需一个（如图2所示），为只产生一个引擎正时信号产生器1，其各元件组合之特征与工作原理均和图1所示之产生两个引擎正时信号之信号产生器1完全相同，只是一个引擎正时信号之信号产生器1将单片扇翼19之翼形叶片转子20及一个信号元件21取消，而保留了多片扇翼5之翼形叶片转子6。

目前更先进之引擎点火***（ENGINE    IGNITION    SYSTEM）不再使用分电盘（DISTRIBUTOR），而是使用微计算机控制多个点火线圈（IGNTIONCOIL），构成所谓无分电盘式点火***（DISTRIBUTOR    LESS    IGNITION    SYSTEM），此时之信号产生器1（如图3所示），不必再有如前述图1及图2中之分电盘盖11、分火头12及通气孔13之元件及设计，因此其转轴4的长度缩短，其噪音隔离板10兼具盖板功能，除了防止外在如点火线圈、火花塞跳火及高压电线之电气噪音之外，并防止其它各种异物之侵入，故此噪音隔离板10仍必须是以导电材料制成，其余的各元件与图1实施例所示的结构特征、功能完全相同，另外随本体座3的长度不同，可以使用或取消橡胶29零件。当然为防止外在之电气噪音感应信号元件8及输出信号线16，图1、图2及图3所示之本体座3亦必须是以导电材料或外表面电镀有导电物质的材料制成，这样电气噪音将不会侵入信号产生器1内部，而在高品质的控制***中；信号输出插座9的外表面为防噪音入侵，如以电镀层或以金属网或以一层导电材料包覆。

图5与图6所示为四缸四冲程引擎控制***所需之正时信号波与点火及喷油的正时关系图，图5所示为只有一道正时信号波时之点火及喷油正时关系，通常这种引擎控制***不能操作太精确的喷油时间，只能应用于较粗略的如分批喷射（GROUP    INJECTION）、同步喷射（SIMULTANEOUS    INJECTION）及单点式喷射（SINGLE    POINT    FUEL    INTECTOR    SYSTEM）。图5之图（a）表示四缸引擎以第一缸上死点为原点的引擎角度坐标；图（b）为第一道正时信号波，用以让微计算机控制计算引擎各区间之转速，并用以控制引擎点火之正时及喷油之正时与时宽；图（c）为各缸之点火正时位置图；图（d）及（d′）为多点式喷油***（MULTI－POINT－FUEL－INJECTOR－SYSTEM）中的分批喷射方式（GROUP    INJECTION）；图（e）为另一种喷油方式，也是多点式喷油***但为同步喷射方式（SIMULTANEOUS    INJECTION），四个汽缸的喷嘴同时喷射燃料，其点火之正时没有不同；图（f）为单点式喷油***（SINGLE－POINT－FUEL－INJECTOR－SYSTEM），一般为节流阀体喷射（THROTTLE－BODY－INJECTION）之喷油正时及时宽，其点火正时亦如同图（c）。图6显示有两种正时信号波时之点火及喷油正时关系，图6之图（a）亦为引擎角度坐标；图（b）为第二道正时信号波，用以显示引擎是在第一缸为参考点之特定位置，再加上图（c）的第一道正时信号波所产生转速计算之资料，使得微计算机控制器能分别对多缸引擎的各个喷嘴做控制，故而可以进行较精确的多点式喷油***中的顺序喷射（SEQUENTIAL    INJECTION），如图（e）所示。此时的点火正时如图（d）所示与图5所示的三种喷油方式所应用的点火正时相同。

本实用新型之安装位置，不仅可以连结引擎之凸轮轴，亦可连结在曲轴或任何能与引擎正时同步之机构上，且本发明之信号元件，不仅可以为霍耳效应感测器，亦可以为各种能产生电气（含电压、电流、电阻、电感、电容、电磁等）感应信号之元件。再者，本实用新型之信号元件数目，不仅可以为一个或两个，亦可以为一面多个，且本实用新型之翼形叶片转子之数目，亦不仅可以为一个或两个，亦可以为多个，又本实用新型之信号元件固定座不仅可以为一层，亦可以为多层。

综上所述，本实用新型具有信号元件固定座稳固、翼形叶片转子振动减少及隔离高压电波噪音等优点，为内燃机引擎之控制***上良好的信号产生器组件，确已符合新型专利之要求，于是依法提出新型专利之申请。

Claims (7)

1、一种内燃机引擎上用的信号产生器装置，系包含有一本体座、一转轴、一片以上(包括一片)与转轴相连接之翼形叶片转子，一个以上(包括一个)固定在本体座上之信号元件固定座、一个以上(包括一个)固定在信号元件固定座上之信号元件、一个将信号元件之信号输出线引导出去之信号输出插座及一片噪音隔离板，其特征在于：上述之信号元件固定座是以其外缘之平面为固持面锁固在本体座内壁之定位面上，且噪音隔离板固定在信号元件上方，与本体座形成一密闭保护空间。

2、如权利要求1所述之内燃机引擎上用的信号产生器装置，其特征在于其中之信号元件固定座之上、下两面皆可用以固定信号元件。

3、如权利要求1所述之内燃机引擎上用的信号产生器装置，其特征在于，其中之噪音隔离板系以导电材料制成或被覆有导电材料，并与本体座构成一密闭体，以防止电波噪音及杂物侵入信号产生器内部干扰信号之准确性。

4、如权利要求1所述之内燃机引擎上用的信号产生器装置，其特征在于其中之部分不对称之翼形叶片转子上之台面设有孔洞，以达到转子之旋转力矩平衡。

5、如权利要求1所述之内燃机引擎上用的信号产生器装置，其特征在于，其中之翼形叶片转子可以装配在信号元件固定座之上面及下面，并感应在同一信号元件固定座之信号元件。

6、如权利要求1所述之内燃机引擎上用的信号产生器装置，其特征在于其中之信号元件固定座之表面有钩状槽，用以将信号元件之信号线扣住定位。

7、如权利要求1所述的内燃机引擎上用的信号产生器装置，其特征在于其中之信号元件固定座、信号元件、信号线及信号输出插座，能预先组装成一套组件，于信号产生器装配时，将此组件一体装配于信号产生器内。

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