RU2043533C1 - Pulse generator of internal combustion engine ignition system - Google Patents

Abstract

FIELD: internal combustion engine. SUBSTANCE: housing is provided with non-magnetic ring fitted with lateral hollow projection inside which flexible member us arranged. This member is used for locking the magnetic sensor. Interior of projection is filled with dielectric compound. EFFECT: enhanced efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к транспортным средствам, точнее к устройствам для получения электрических импульсов, зависящих от поворота агрегатов транспортного средства, и может быть использовано в прерывателях систем зажигания двигателей внутреннего сгорания. The invention relates to vehicles, and more specifically to devices for producing electrical impulses, depending on the rotation of the vehicle units, and can be used in interrupters of ignition systems of internal combustion engines.

Известен генератор импульсов прерывателя, являющийся частью распределителя и содержащий корпус, установленный в корпусе ротор с постоянными магнитами, имеющими полюсы на боковой поверхности ротора, и закрепленные в корпусе против полюсов магнитные датчики с элементами Холла, включенные в электроцепь прерывателя [1] Недостаток аналога сложность конструкции, ибо магнитные датчики закреплены на плате винтом на внутреннем выступе стенки корпуса, корпус имеет сложную форму. Это вызвало сложность изготовления и снизило надежность, ибо на датчики действуют вредные факторы окружающей среды. A known chopper pulse generator, which is part of a distributor and comprising a housing, a rotor installed in the housing with permanent magnets having poles on the side surface of the rotor, and magnetic sensors with Hall elements fixed in the housing against the poles included in the circuit of the chopper [1] Lack of analogue design complexity because the magnetic sensors are fixed on the board with a screw on the inner protrusion of the housing wall, the housing has a complex shape. This caused manufacturing complexity and reduced reliability, because the sensors are affected by harmful environmental factors.

В качестве прототипа принят генератор импульсов систем зажигания двигателей внутреннего сгорания, содержащий немагнитный корпус, ротор с постоянными магнитами, магнитопровод и магнитный датчик [2] Корпус выполнен в виде короткого цилиндра сложной формы из полимера и прикреплен к головке блока цилиндров непосредственно, а к нему крышка. Внутри корпуса выполнен полый выступ, в котором размещен магнитопровод в виде концентратора и магнитный датчик с элементом Холла. Полый выступ имеет узкий канал, выходящий на наружную поверхность корпуса. Ротор с постоянными магнитами закреплен на вале в виде полого цилиндра, закрепленного непосредственно на конце распредвала. Вал выполнен из смеси металлического порошка с пластиком, причем методом экструзии, и скреплен с распредвалом во время изготовления. Недостаток прототипа сложность конструкции. Корпус имеет сложную форму, ибо внутри его выполнен полый прилив, образующий полость, соединенную с атмосферой узким каналом. В полости расположен магнитопровод с магнитным датчиком. Сложность конструкции вызвала сложность изготовления. Корпус, вал изготавливаются на двигателе с помощью специально разработанного технологического оборудования методом экструзии. Ротор намагничивается (после его закрепления на вале) также с помощью специального оборудования. Эти сложности вызывают снижение надежности: сложность форм вызывает увеличение допусков, в том числе на положение датчика относительно ротора, что ведет к изменению магнитной индукции, пронизывающей элемент Холла в датчике. На датчик действуют вредные факторы окружающей атмосферы, изменяя его характеристики, что также снижает надежность генератора. As a prototype, a pulse generator of ignition systems of internal combustion engines was adopted, comprising a non-magnetic casing, a rotor with permanent magnets, a magnetic circuit and a magnetic sensor [2] The casing is made in the form of a short cylinder of complex shape made of polymer and attached directly to the cylinder head directly, and to it a cover . A hollow protrusion is made inside the casing, in which a magnetic circuit in the form of a hub and a magnetic sensor with a Hall element are placed. The hollow protrusion has a narrow channel facing the outer surface of the housing. The rotor with permanent magnets is mounted on the shaft in the form of a hollow cylinder, mounted directly at the end of the camshaft. The shaft is made of a mixture of metal powder with plastic, moreover, by extrusion, and bonded to the camshaft during manufacture. The disadvantage of the prototype design complexity. The case has a complex shape, because inside it a hollow tide is made, forming a cavity connected to the atmosphere by a narrow channel. A magnetic circuit with a magnetic sensor is located in the cavity. The complexity of the design caused the complexity of manufacturing. The body and shaft are made on the engine using specially developed technological equipment by extrusion. The rotor is magnetized (after it is mounted on the shaft) also using special equipment. These difficulties cause a decrease in reliability: the complexity of the shapes causes an increase in tolerances, including the position of the sensor relative to the rotor, which leads to a change in the magnetic induction permeating the Hall element in the sensor. The sensor is affected by harmful environmental factors, changing its characteristics, which also reduces the reliability of the generator.

Целью изобретения является упрощение конструкции генератора благодаря простой форме корпуса и размещению магнитопровода и магнитного датчика снаружи корпуса, но защищенными от окружающей среды, что упрощает изготовление и повышает надежность генератора. The aim of the invention is to simplify the design of the generator due to the simple shape of the housing and the placement of the magnetic circuit and magnetic sensor outside the housing, but protected from the environment, which simplifies the manufacture and increases the reliability of the generator.

Достигается это тем, что в генераторе импульсов систем зажигания двигателей внутреннего сгорания, содержащем немагнитный корпус, ротор с постоянными магнитами, магнитопровод и магнитный датчик, корпус снабжен закрепленным на нем немагнитным кольцом с полым боковым выступом и упругим элементом, внутри полости выступа размещены магнитопровод, магнитный датчик и упругий элемент, причем упругий элемент размещен между магнитопроводом и стенкой полого выступа и все гнездо заполнено диэлектрическим компаундом. This is achieved by the fact that in the pulse generator of the ignition systems of internal combustion engines containing a non-magnetic housing, a rotor with permanent magnets, a magnetic circuit and a magnetic sensor, the housing is equipped with a non-magnetic ring fixed to it with a hollow lateral protrusion and an elastic element, a magnetic circuit, magnetic a sensor and an elastic element, the elastic element being placed between the magnetic circuit and the wall of the hollow protrusion and the entire socket is filled with a dielectric compound.

На фиг. 1 показан генератор импульсов в осевом разрезе; на фиг.2 разрез по А-А на фиг.1. In FIG. 1 shows an axial section of a pulse generator; in Fig.2 a section along aa in Fig.1.

В металлическом немагнитном прочном и жестком корпусе 1 простейшей формы в виде стакана размещен ротор 2, закрепленный на вале 3, установленном в подшипниках 4 и 5, закрепленных в корпусе 1 и крышке 6 корпуса. В роторе 2 выполнены постоянные магниты 7, полюсы 8 которых расположены в основном на боковой поверхности 9 ротора 2. Против полюсов 8 на наружной поверхности корпуса 1 выполнено местное утонение стенки корпуса 1 в виде лыски 10, например, выбранной по большему радиусу, чем поверхность корпуса 1. В самом тонком месте стенки к ней снаружи прижат магнитный датчик, состоящий из платы 11, на которой закреплен корпус 12 с микросхемой с элементом Холла. Изолирующая плата 11 служит для крепления корпуса 12 и выводов 13 датчика. Датчик прижат своей платой 11 к лыске 10 стенки корпуса 1 средним башмаком 14 V-образного магнитопровода 15, имеющего крайние башмаки 16 и 17. На среднюю часть магнитопровода 15 сверху давит средняя часть упругого элемента в виде двухопорной упругой балки 18 с толстыми концами 19, опертыми на полку 20 выступающего гнезда в полом боковом выступе 21, выполненном в виде полого прилива немагнитного диэлектрического кольца 22, например полимерного, прочно охватывающего корпус 1. Над полкой 20 закреплен конец кабеля 23, к которому присоединены выводы 13 датчика. Весь полый выступ 21 заполнен немагнитным диэлектрическим полимерным компаундом 24, который после отверждения дополнительно скрепляет кольцо 22 со стенкой корпуса 1 и все детали в полости выступа 21 в единый блок и защищает датчик от всех внешних воздействий, кроме температуры и магнитных полей. In a non-magnetic metal strong and rigid case 1 of the simplest form in the form of a cup, a rotor 2 is mounted, mounted on a shaft 3, mounted in bearings 4 and 5, mounted in the housing 1 and the housing cover 6. Permanent magnets 7 are made in the rotor 2, the poles 8 of which are located mainly on the side surface 9 of the rotor 2. Against the poles 8 on the outer surface of the housing 1, a local thinning of the wall of the housing 1 is made in the form of a flat 10, for example, selected over a larger radius than the surface of the housing 1. At the thinnest point of the wall, a magnetic sensor is pressed against it from the outside, consisting of a board 11 on which a housing 12 with a microcircuit with a Hall element is fixed. The insulating board 11 is used to mount the housing 12 and the terminals 13 of the sensor. The sensor is pressed by its board 11 to the flat 10 of the wall of the housing 1 by the middle shoe 14 of the V-shaped magnetic core 15 having the extreme shoes 16 and 17. The middle part of the elastic element in the form of a double support elastic beam 18 with thick ends 19 supported on the shelf 20 of the protruding socket in the hollow side protrusion 21, made in the form of a hollow tide of a non-magnetic dielectric ring 22, for example a polymer, firmly covering the housing 1. Above the shelf 20 is fixed the end of the cable 23 to which the sensor leads 13 are connected. The entire hollow protrusion 21 is filled with a non-magnetic dielectric polymer compound 24, which, after curing, additionally fastens the ring 22 with the wall of the housing 1 and all the details in the cavity of the protrusion 21 into a single unit and protects the sensor from all external influences, except temperature and magnetic fields.

Варианты конструкции. В корпусе 12 может быть другой магниточувствительный элемент (магниторезистор, магнитодиод и т.д.), причем без упомянутой микросхемы, которая может быт вне генератора сигналов. Корпус 12 может быть приклеен к концу башмака 14 или врезан в него. Магнитопровод 15 должен иметь форму, соответствующую расположению полюсов 8 на роторе 2, например, если середины полюсов расположены по одной окружности, то магнитопровод 15 может иметь два башмака. Design options. In the housing 12 there may be another magnetically sensitive element (magnetoresistor, magnetodiode, etc.), without the aforementioned microcircuit, which can exist outside the signal generator. The housing 12 can be glued to the end of the shoe 14 or cut into it. The magnetic circuit 15 should have a shape corresponding to the location of the poles 8 on the rotor 2, for example, if the midpoints of the poles are located on one circumference, then the magnetic circuit 15 may have two shoes.

Изготовление датчика. Корпус 1 и крышка 6 имеют простейшую форму, поэтому их радиальные размеры просто выполнить с большой точностью. После установки ротора 2 в корпус 1 на лыску 10 устанавливается датчик, на него магнитопровод 15 и балка 18, и на них по корпусу 1 надвигается вдоль оси кольцо 22, при этом концы 19 балки 18 полкой 20 несколько опускаются и средняя часть балки 18 прижимает датчик и башмаки 16 и 17 к корпусу 1. В полый выступ 21 вставляют конец кабеля 23 и соединяют с ним выводы 13 датчика. Выступ 21 заполняют компаундом 24. Благодаря размерной обработке при одной установке воздушный зазор зависит практически только от радиальной игры подшипников 4 и 5, т.е. его увеличение на погрешность изготовления и на деформацию стенок корпуса 1 значительно меньше, чем в прототипе. Поскольку металл прочнее полимера, толщину утоньченной стенки корпуса 1 можно сделать меньше, чем в прототипе. Следовательно, магнитный зазор, составленный воздушным зазором и стенкой корпуса 1, будет меньше, чем в прототипе, что увеличит чувствительность датчика. Операций юстировки не требуется, ибо датчик сразу устанавливается с заданным зазором от ротора 2 и в заданном положении, определенном толщиной стенки корпуса 1 и воздушным зазором. Поскольку датчик закреплен на металлической детали, магнитный зазор не изменяется в эксплуатации и характеристики датчика не ухудшаются. Генератор импульсов крепится в заданном месте известным образом, например с помощью крепящих хомутов, его вал 3 устанавливается в соответствии с положением коленвала ДВС и соединяется с приводом от коленвала. The manufacture of the sensor. The housing 1 and the cover 6 have the simplest form, so their radial dimensions are easy to perform with great accuracy. After installing the rotor 2 in the housing 1, a sensor is installed on the flange 10, a magnetic core 15 and a beam 18 are mounted on it, and a ring 22 is pushed along the housing 1 along the axis 1, while the ends 19 of the beam 18 with the shelf 20 are slightly lowered and the middle part of the beam 18 presses the sensor and shoes 16 and 17 to the housing 1. Insert the end of the cable 23 into the hollow protrusion 21 and connect the sensor leads 13 to it. The protrusion 21 is filled with compound 24. Due to the dimensional processing in one installation, the air gap depends almost exclusively on the radial play of bearings 4 and 5, i.e. its increase in manufacturing error and the deformation of the walls of the housing 1 is significantly less than in the prototype. Since the metal is stronger than the polymer, the thickness of the thinned wall of the housing 1 can be made smaller than in the prototype. Therefore, the magnetic gap made up by the air gap and the wall of the housing 1 will be less than in the prototype, which will increase the sensitivity of the sensor. Adjustment operations are not required, because the sensor is immediately installed with a given clearance from the rotor 2 and in a predetermined position determined by the wall thickness of the housing 1 and the air gap. Since the sensor is mounted on a metal part, the magnetic gap does not change in operation and the characteristics of the sensor do not deteriorate. The pulse generator is mounted in a predetermined place in a known manner, for example with the help of mounting clamps, its shaft 3 is installed in accordance with the position of the ICE crankshaft and connected to the crankshaft drive.

Датчик работает следующим образом. При вращении коленвала синхронно вращается ротор 2, полюсы 8 магнитов 7, расположенные на боковой поверхности 9, проходят мимо башмаков 14, 16 и 17, изменяя магнитный поток, пронизывающий элемент Холла в датчике, от небольшой индукции в одном направлении до максимальной в противоположном, и датчик дает импульсный сигнал. Поскольку магнитные зазоры имеют небольшой разброс, характеристики генераторов также имеют небольшой разброс, что облегчает унификацию всей измерительной цепи. Датчик расположен в полом выступе 21, однако это гнездо заполнено затвердевшим компаундом, поэтому датчик герметично изолирован от окружающего пространства. Датчик зажат между металлическими деталями, поэтому тепло от энергии питания хорошо отводится от датчика в стенку корпуса 1 как непосредственно, так и по магнитопроводу 15, а корпус 1 охлаждается окружающим воздухом, поэтому условия теплоотвода от датчика в заявленном генераторе, хотя датчик 11 (12) залит компаундом, лучше, чем в прототипе. The sensor operates as follows. When the crankshaft rotates, rotor 2 rotates synchronously, the poles 8 of magnets 7 located on the side surface 9 pass by the shoes 14, 16 and 17, changing the magnetic flux penetrating the Hall element in the sensor, from small induction in one direction to maximum in the opposite, and the sensor gives a pulse signal. Since the magnetic gaps have a small spread, the characteristics of the generators also have a small spread, which facilitates the unification of the entire measuring circuit. The sensor is located in the hollow protrusion 21, however, this socket is filled with a hardened compound, so the sensor is hermetically isolated from the surrounding space. The sensor is sandwiched between metal parts, so the heat from the supply energy is well removed from the sensor to the wall of the housing 1 both directly and through the magnetic circuit 15, and the housing 1 is cooled by ambient air, therefore, the conditions for heat removal from the sensor in the inventive generator, although the sensor 11 (12) flooded with a compound, better than in the prototype.

Claims (1)

ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ СИСТЕМ ЗАЖИГАНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий немагнитный корпус, ротор с постоянными магнитами, магнитопровод и магнитный датчик, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, корпус снабжен закрепленным на нем немагнитным кольцом с полым боковым выступом и упругим элементом, внутри полости выступа размещены магнитопровод, магнитный датчик и упругий элемент, причем упругий элемент размещен между магнитопроводом и стенкой полого выступа, и полость выступа заполнена диэлектрическим компаундом. GENERATOR OF PULSES OF IGNITION SYSTEMS OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES, comprising a non-magnetic casing, a rotor with permanent magnets, a magnetic circuit and a magnetic sensor, characterized in that, in order to simplify the design, the casing is equipped with a non-magnetic ring fixed to it with a hollow lateral protrusion inside the cavity and an elastic element a magnetic circuit, a magnetic sensor and an elastic element are placed, the elastic element being placed between the magnetic circuit and the wall of the hollow protrusion, and the protrusion cavity is filled with a dielectric compound m.

Images