本实用新型涉及一种发动机，特别是指一种传感器安装结构及发动机。
背景技术：
随着客户对汽车发动机性能要求的不断提高，加之日益严苛的排放及油耗法规。为了提高发动机的功率、扭矩，降低油耗及排放，各厂家新开发的发动机基本都采用了可变气门正时技术即vvt技术。其基本原理是通过调节发动机凸轮相位，使进气量可随发动机转速及载荷的变化而改变，从而达到最佳燃烧效率，提高燃油经济性。
发动机凸轮相位依靠相位传感器实时监测，采集到信号的精度将直接影响vvt的作用效果。现有相位传感器通常是通过单个螺栓固定在一个较大的安装平面上，待固定螺栓打紧以后，相位传感器与安装平面在螺栓附近产生较大的形变，使得相位传感器在螺栓一侧下沉，导致相位传感器发生翘曲，相位传感器探头的轴线与信号盘轴线会由相交变为异面，使其无法正对凸轮，影响采集到的相位信号的精度。虽然发动机ecu对相位传感器传过来的信号有一个自动校正功能，但超出校正范围就会报故障、车辆抖动、甚至点不着火的故障。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种能够提高传感器安装精度的传感器安装结构及采用这种传感器安装结构的发动机。
为实现上述目的，本实用新型所设计的传感器安装结构传感器安装结构，包括传感器、安装平台和固定螺栓；所述传感器包括传感器本体和设置在传感器本体中部的固定侧板，所述传感器本体包括设置在其下部的信号探头，所述固定侧板通过固定螺栓固定在安装平台上，所述固定侧板与安装平台之间环绕固定螺栓设置有带孔凸台，带孔凸台可以设置在固定侧板下部、安装平台的上部或者以独立的垫板设置在二者之间。
优选地，所述固定侧板在传感器本体以外设置有与传感器本体平行的螺栓安装孔(指二者的轴向)；所述安装平台上设置有固定螺栓孔和探头定位孔，所述带孔凸台设置在安装平台的上部；所述固定侧板通过穿过螺栓安装孔的固定螺栓固定在安装平台的固定螺栓孔上，所述带孔凸台的上表面对固定侧板构成限位并起到支承作用；同时所述传感器的信号探头垂直穿过探头定位孔。
优选地，所述固定侧板的下表面设置为侧板安装面，所述带孔凸台的上表面设置为固定平面，所述安装平台在探头定位孔附近设置为限位平面；在固定螺栓的紧固作用下，所述固定侧板的侧板安装面与带孔凸台的固定平面紧密接触；所述固定平面高于限位平面，从而使固定侧板的侧板安装面与安装平台的限位平面之间形成一定厚度的间隙d。
优选地，所述固定螺栓孔包括螺母套安装孔和套设在螺母套安装孔内的螺母套，所述螺母套设置有与所述固定螺栓匹配的螺纹孔；所述螺母套的上端设置有环形凸缘，所述环形凸缘的部分或全部突出在限位平面以上，突出的部分形成所述带孔凸台，而环形凸缘的顶端平面则形成所述固定平面。该方案将螺母套的上部作为带孔凸台(相当于将带孔凸台集成在螺母套上)，适用于对已有的固定平面与限位平面共面的安装平台进行改造。如已在安装平台上预制或加工出带孔凸台，则可不进行这种改造。
优选地，所述信号探头的外侧设置有环形凹槽，所述环形凹槽上套设有o型密封圈。
优选地，所述螺母套通过螺纹连接或过盈配合的方式安装在螺母套安装孔内。
优选地，所述螺母套的外侧设置有网格状凹槽，并通过过盈配合的方式安装在螺母套安装孔内。在螺母套的外侧机械加工出网格状凹槽，可以增加过盈配合的接触力。
优选地，所述间隙d＝0.3～0.5mm。由于大平面的整体平面度比较大，间隙过小起不到预期的效果，间隙若过大会导致相位传感器与限位面的距离过大，振幅增加，在发动机长期振动情况下会影响相位传感器的结构强度。
优选地，所述固定螺栓设置有接触法兰，所述带孔凸台的固定平面的面积与接触法兰的法兰面面积相同。固定平面的面积过大会与大平面接触类似，由于面的不平整度会发生翘曲，过小会由于传感器下方承压面不足，导致传感器局部变形严重进而影响信号采集精度。
本实用新型同时提供了一种采用如前所述的传感器安装结构的发动机，包括凸轮轴、信号盘和气缸盖罩，以及用于测量信号盘相位的传感器(即相位传感器)；所述气缸盖罩上设置有所述安装平台，所述传感器采用所述传感器安装结构安装在安装平台上。
优选地，所述传感器安装完成后，其信号探头位于信号盘的正上方，且其轴线的延长线与信号盘的旋转中心线垂直相交。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：该传感器安装结构适用于采用单个固定螺栓从侧方固定、固定螺栓孔与信号探头平行的传感器的安装，通过在安装平台上设置带孔凸台，形成存在高低差的限位平面和固定平面，保证传感器采用单个固定螺栓安装固定后，其固定支撑板基本不发生翘曲，从而提高了传感器的安装精度和信号采集精度。同时，较小的固定平面也有利于提高平面加工精度，进一步提高了和信号采集精度。该传感器安装结构应用于发动机相位传感器的安装时，可保证相位传感器的信号探头位于凸轮轴总成的信号盘的正上方，且信号探头的轴线与信号盘的旋转中心线共面且互相垂直，确保凸轮轴相位的采集精度。
附图说明
图1为实施例1所设计的传感器安装结构的立体示意图。
图2为图1中传感器安装结构的分解示意图。
图3、图4分别为图1中传感器安装结构的主视图、左视图。
图5为图4中a-a向的断面示意图。
图6为图5中b处的放大图。
图7为实施例2所设计的发动机(改进部分)的示意图。
图8为实施例3中发动机所采用的传感器安装结构在图5相同位置处的断面示意图，图中同时画出了凸轮轴和信号盘。
图9为图8中c处的放大图。
图10、图11分别为传感器安装结构在不设置带孔凸台和设置带孔凸台两种情况下的受力分析图。
其中：传感器本体10、信号探头11、固定侧板20、螺栓安装孔21、侧板安装面22、安装平台30、固定螺栓孔31、螺母套安装孔32、螺母套33、环形凸缘34、o型密封圈35、探头定位孔36、带孔凸台37、固定平面38、限位平面39、固定螺栓40、接触法兰41、凸轮轴50、信号盘60、气缸盖罩70
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
实施例1
如图1～6所示，本实施例所设计的传感器安装结构，包括传感器、安装平台30和固定螺栓40。其中：
传感器包括传感器本体10和固定侧板20，固定侧板20设置在传感器本体10中部偏向一侧。传感器本体10的下部设置有信号探头11。信号探头11的外侧设置有环形凹槽，环形凹槽上套设有o型密封圈35。
固定侧板20的一侧设置有与传感器本体10的轴向平行的螺栓安装孔21，固定侧板20的下表面设置为侧板安装面22。
安装平台30上设置有固定螺栓孔31和探头定位孔36，安装平台30环绕固定螺栓孔31处设置有带孔凸台37，带孔凸台37的上表面设置为固定平面38，安装平台30在探头定位孔36附近设置为限位平面39。
固定螺栓40设置有接触法兰41，带孔凸台37的固定平面38的面积与接触法兰41的法兰面面积相同。
安装时，固定侧板20通过穿过螺栓安装孔21的固定螺栓40固定在安装平台30上的固定螺栓孔31上，同时使传感器的信号探头11垂直穿过探头定位孔36。信号探头11外侧的o型密封圈35起到导向和密封作用。
在固定螺栓40的紧固作用下，固定侧板20的侧板安装面22与带孔凸台37的固定平面38紧密接触。由于带孔凸台37的抬高作用，使得固定平面38高于限位平面39，从而使固定侧板20的侧板安装面22与安装平台30的限位平面39之间形成一定厚度的间隙d，间隙d由带孔凸台37的高度决定，根据需要设置在0.3～0.5mm之间，本实施例为0.5mm。这一间隙有效降低了固定支撑板在固定螺栓压紧后发生翘曲的程度，具体分析详见试验例。
实施例2
如图1～4、图7所示，本实施例公开了一种发动机，包括凸轮轴50、信号盘60和气缸盖罩70，以及用于测量信号盘60相位的传感器(即相位传感器)。
凸轮轴50和信号盘60通过过盈的安装方式结合在一起，信号盘60的外缘设置有多个不同大小的扇形缺口，供传感器检测旋转位置(相位)之用。凸轮轴50通过凸轮轴轴承盖总成限位后利用凸轮轴轴承盖固定合件装配到气缸上。
气缸盖罩70通过气缸盖罩固定合件装配到气缸盖上，气缸盖罩70上设置有安装平台30，相位传感器采用实施例1中给出的传感器安装结构安装在安装平台30上。
相位传感器安装完成后，其信号探头11位于信号盘60的正上方，且其轴线的延长线与信号盘60的旋转中心线垂直相交。
实施例3
如图1～4、图7～9所示，本实施例公开了另一种发动机，其结构与实施例2基本相同，区别仅在于：
本实施例对已有的固定平面38与限位平面39共面的安装平台30进行改造，使之实现与实施例2相当的效果。
具体地说，螺栓孔31包括螺母套安装孔32和螺母套33，螺母套33的中心设置有与固定螺栓40匹配的螺纹孔。螺母套33的外侧设置有网格状凹槽，并通过过盈配合的方式安装在螺母套安装孔32内。
螺母套33的上端设置有环形凸缘34，环形凸缘34外径大于螺母套安装孔32的内径，安装后突出于固定螺栓孔31和限位平面39以上，形成带孔凸台37，其顶端平面则形成固定平面38。
试验例
为更好地说明本实用新型的作用原理，本试验例采用ansysworkbench，对基于实施例1中传感器安装结构的简化模型，在不设置带孔凸台37和设置带孔凸台37两种情况下进行受力分析，结果如下：
图10为不设置带孔凸台时的受力分析图，从图中可以看出，由于传统安装结构的安装面并未区分固定平面38和限位平面39，即二者共面，固定螺栓40打紧以后传感器发生了明显翘曲。
图11为设置带孔凸台时的受力分析图，从图中可以看出，由于改进后的固定平面38高于限位平面39，固定螺栓40打紧以后传感器基本没有产生翘曲现象，进而保证了凸轮轴50相位信号的采集精度。
1.一种传感器安装结构，包括传感器、安装平台(30)和固定螺栓(40)，所述传感器包括传感器本体(10)和设置在传感器本体(10)中部的固定侧板(20)，所述传感器本体(10)包括设置在其下部的信号探头(11)，所述固定侧板(20)通过固定螺栓(40)固定在安装平台(30)上，其特征在于：所述固定侧板(20)与安装平台(30)之间环绕固定螺栓(40)设置有带孔凸台(37)。
2.根据权利要求1所述的传感器安装结构，其特征在于：所述固定侧板(20)在传感器本体(10)以外设置有与传感器本体(10)的轴向平行的螺栓安装孔(21)；所述安装平台(30)上设置有固定螺栓孔(31)和探头定位孔(36)，所述带孔凸台(37)设置在安装平台(30)的上部；所述固定侧板(20)通过穿过螺栓安装孔(21)的固定螺栓(40)固定在安装平台(30)的固定螺栓孔(31)上，所述带孔凸台(37)的上表面对固定侧板(20)构成限位并起到支承作用；同时所述传感器的信号探头(11)垂直穿过探头定位孔(36)。
3.根据权利要求2所述的传感器安装结构，其特征在于：所述固定侧板(20)的下表面设置为侧板安装面(22)，所述带孔凸台(37)的上表面设置为固定平面(38)，所述安装平台(30)在探头定位孔(36)附近设置为限位平面(39)；在固定螺栓(40)的紧固作用下，所述固定侧板(20)的侧板安装面(22)与带孔凸台(37)的固定平面(38)紧密接触；所述固定平面(38)高于限位平面(39)，从而使固定侧板(20)的侧板安装面(22)与安装平台(30)的限位平面(39)之间形成一定厚度的间隙d。
4.根据权利要求3所述的传感器安装结构，其特征在于：所述固定螺栓孔(31)包括螺母套安装孔(32)和套设在螺母套安装孔(32)内的螺母套(33)，所述螺母套(33)设置有与所述固定螺栓(40)匹配的螺纹孔；所述螺母套(33)的上端设置有环形凸缘(34)，所述环形凸缘(34)的部分或全部突出在限位平面(39)以上，突出的部分形成所述带孔凸台(37)，而环形凸缘(34)的顶端平面则形成所述固定平面(38)。
5.根据权利要求4所述的传感器安装结构，其特征在于：所述螺母套(33)的外侧设置有网格状凹槽，并通过过盈配合的方式安装在螺母套安装孔(32)内。
6.根据权利要求3～5中任一项所述的传感器安装结构，其特征在于：所述信号探头(11)的外侧设置有环形凹槽，所述环形凹槽上套设有o型密封圈(35)。
7.根据权利要求3～5中任一项所述的传感器安装结构，其特征在于：所述间隙d＝0.3～0.5mm。
8.根据权利要求3～5中任一项所述的传感器安装结构，其特征在于：所述固定螺栓(40)设置有接触法兰(41)，所述带孔凸台(37)的固定平面(38)的面积与接触法兰(41)的法兰面面积相同。
9.一种采用如权利要求1～8中任一项所述传感器安装结构的发动机，其特征在于：包括凸轮轴(50)、信号盘(60)和气缸盖罩(70)，以及用于测量信号盘(60)相位的传感器；所述气缸盖罩(70)上设置有所述安装平台(30)，所述传感器采用所述传感器安装结构安装在安装平台(30)上。
10.根据权利要求9所述的发动机，其特征在于：所述传感器安装完成后，其信号探头(11)位于信号盘(60)的正上方，且其轴线的延长线与信号盘(60)的旋转中心线垂直相交。
技术总结