用以傳達(dá)用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)方向的系統(tǒng)的故障的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及用W傳達(dá)用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)方向的系統(tǒng)的故障的方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 更確切而言，本發(fā)明適用于用于測(cè)量機(jī)動(dòng)車(chē)輛曲軸的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)方向的系 統(tǒng)。
[0003] "用于測(cè)量的系統(tǒng)"應(yīng)理解為指包括與曲軸相關(guān)聯(lián)的齒輪(稱(chēng)為目標(biāo)）和曲軸傳感 器(下文解釋其操作）的系統(tǒng)。
[0004] 曲軸傳感器被用于機(jī)動(dòng)車(chē)輛中，W確定曲軸的位置、發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)方 向。當(dāng)曲軸傳感器與凸輪軸傳感器結(jié)合使用時(shí)，它們確定在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒循環(huán)中不同汽缸的 位置(也就是，針對(duì)每個(gè)汽缸來(lái)確定其是處于進(jìn)氣階段、壓縮階段、爆燃階段還是排氣階段 中）并使得有可能通過(guò)最佳設(shè)定點(diǎn)火提前或燃料噴射時(shí)刻來(lái)最佳地管理發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。
[0005] 運(yùn)些曲軸傳感器包括磁場(chǎng)發(fā)生器(示例：永磁體)、磁場(chǎng)檢測(cè)裝置(例如，霍爾效應(yīng) 單元、磁阻MR單元、巨磁阻GMR單元)和用于處理由磁場(chǎng)檢測(cè)裝置所接收到的信號(hào)的電子電 路。運(yùn)些傳感器(稱(chēng)為主動(dòng)式傳感器）將數(shù)字信號(hào)傳送給處理裝置。
[0006] 磁場(chǎng)發(fā)生器也能夠是目標(biāo)，其包括磁性材料并顯現(xiàn)出南北磁極更替。在運(yùn)種情況 下，傳感器可根據(jù)所使用的檢測(cè)裝置并入或不并入永磁體。下文中，將南北磁極與機(jī)械目標(biāo) 的齒和凹部相比較。
[0007] 如所已知化及如圖1中所圖示的，曲軸傳感器10與緊固到曲軸16的目標(biāo)14相關(guān) 聯(lián)。此目標(biāo)14采用周邊為齒形的盤(pán)15的形式。在大致相同的齒V T2、Ts之間，存在空間 (凹部）Cl、C2、C3。目標(biāo)14的特征在于存在更大長(zhǎng)度的凹部Ce,所述凹部Ce更通常地稱(chēng)為 "缺齒"且精確地定位在相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)角位置的一定角度處。根據(jù)圖1中所描述和表示的實(shí) 施例，如所已知的，曲軸傳感器10包括鐵磁元件11和磁場(chǎng)檢測(cè)裝置12 (例如，霍爾效應(yīng)單 元)。此傳感器10將數(shù)字信號(hào)傳送給處理裝置13中的一者。
[0008] 下文描述此類(lèi)傳感器組件10和相關(guān)聯(lián)目標(biāo)14的操作。
[0009] 當(dāng)目標(biāo)14通過(guò)曲軸16驅(qū)動(dòng)W在一個(gè)方向（圖1的箭頭Av)上旋轉(zhuǎn)時(shí)，傳感器10感 知到磁場(chǎng)的一系列變化，其表示一個(gè)或多個(gè)齒Ti、T2、Ts經(jīng)過(guò)傳感器10的前面及其間距C 1、 C2、C3、C。（見(jiàn)圖2)。圖3中表示由此獲得的信號(hào)。
[0010] 圖3示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的由傳感器10傳送的磁場(chǎng)的信號(hào)B巧是曲軸16的域目 標(biāo)14的）的旋轉(zhuǎn)角度0的函數(shù)）W及第一個(gè)齒Tl的上升邊緣和下降邊緣的檢測(cè)闊值Si。 圖2表示目標(biāo)14的齒Ti、Tz……Ti的和凹部C 1、Cz……Ci相對(duì)于圖3的磁場(chǎng)的信號(hào)B的位 置。
[0011] 如圖3中所圖示的，為了確定曲軸的位置，在目標(biāo)14的回轉(zhuǎn)期間，即根據(jù)目標(biāo)14 的旋轉(zhuǎn)角度0，觀(guān)測(cè)信號(hào)B，所述信號(hào)B表示由曲軸16的傳感器10所感知到的磁場(chǎng)變化。 此信號(hào)呈現(xiàn)出一系列正弦曲線(xiàn)Di、〇2……Di,每一者對(duì)應(yīng)于當(dāng)齒Ti、Tz……Ti (見(jiàn)圖3)接著 是凹部。、Cz……Ci在傳感器10的前面經(jīng)過(guò)時(shí)由所述傳感器10測(cè)得的磁場(chǎng)變化。通過(guò)對(duì) 正弦曲線(xiàn)Di、〇2……Di的數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)(通過(guò)測(cè)量每條正弦曲線(xiàn)的持續(xù)時(shí)間、每條正弦曲線(xiàn) 化、〇2……Di之間的間距化及通過(guò)檢測(cè)缺齒煙缺齒Ce所引起的間距更大)），有可能確定發(fā) 動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度、發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和曲軸的角位置。
[001引如圖3中所圖不的，f目號(hào)B呈現(xiàn)出最小Bmiw和最大B maxi。通過(guò)檢測(cè)局于檢測(cè)闊值 Si的信號(hào)B的通過(guò)情況，進(jìn)行對(duì)目標(biāo)14的齒T 1、Tz……Ti和凹部C 1、Cz……Ci的經(jīng)過(guò)情況 的檢測(cè)（下文分別描述)，所述檢測(cè)闊值Si處于最小B MIW與最大B Mm之間，例如等于S i=kl* (Bmaxi-Bmini )，kl 是常數(shù)(例如，等于 0. 50)。
[0013] 出于解釋的目的，圖3中所圖示的信號(hào)B包括單個(gè)最小Bmiw和單個(gè)最大B maxi。事 實(shí)上，信號(hào)B呈現(xiàn)出多個(gè)最小Bmiwi和多個(gè)最大Bmaxi,并且根據(jù)運(yùn)些最小值和最大值來(lái)不斷地 調(diào)適檢測(cè)闊值Si, W便使其始終等于Si=kl*(BMAXi-BMiwi)。運(yùn)種用于調(diào)適檢測(cè)闊值Si的方法 是為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所已知的，見(jiàn)申請(qǐng)人提交的專(zhuān)利申請(qǐng)F(tuán)R 2 985 035 Al,其描述用于 調(diào)適檢測(cè)闊值的相同方法，但所述方法適用于凸輪軸傳感器。
[0014] 傳感器10處理由所述傳感器10所感知到的磁場(chǎng)變化（圖3中的信號(hào)B)，并且傳感 器10將電壓為0-5 V的信號(hào)S (見(jiàn)圖4)發(fā)送到處理裝置13,所述信號(hào)S包括從高狀態(tài)（5 V)到低狀態(tài)（0 V)的脈沖I。每個(gè)脈沖I表示齒Ti、T2……Ti的中間部分經(jīng)過(guò)傳感器10的 前面，也就是檢測(cè)闊值Si從信號(hào)B的最大值B MAXl穿過(guò)至最小值B MIW。
[001引當(dāng)目標(biāo)14 向前驅(qū)動(dòng)模式"（見(jiàn)箭頭Av)回轉(zhuǎn)時(shí)，脈沖I具有第一預(yù)定持續(xù)時(shí)間 tl (例如，45微秒)。當(dāng)目標(biāo)14 反向驅(qū)動(dòng)模式"（箭頭Au)回轉(zhuǎn)時(shí)，脈沖I具有第二預(yù)定 持續(xù)時(shí)間t2 (例如，90微秒)。
[0016] 對(duì)目標(biāo)14的"向前"或"反向"旋轉(zhuǎn)方向的檢測(cè)是為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所已知的， 且此處將不予W詳細(xì)描述。實(shí)際上，傳感器10產(chǎn)生被稱(chēng)為方向信號(hào)(未示出）的第二信號(hào)， 所述信號(hào)相對(duì)于信號(hào)S的相位差指示目標(biāo)14的旋轉(zhuǎn)方向。
[0017] 處理裝置13接收信號(hào)S和方向信號(hào)，并且隨后確定曲軸的(也就是發(fā)動(dòng)機(jī)的)旋轉(zhuǎn) 速度、旋轉(zhuǎn)方向。
[0018] 在傳感器10的電故障時(shí)(也就是，對(duì)地短路，或開(kāi)路)，傳感器10的輸出處的信號(hào) S取值0 V或值5 V (分別地)。
[0019] 但是，此類(lèi)傳感器10并不將關(guān)于用于測(cè)量曲軸的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)方向的系統(tǒng)20 的任何故障的信息提供給處理裝置13。
[0020] 系統(tǒng)故障應(yīng)理解為意指： 傳感器10與目標(biāo)14之間的氣隙缺陷(也稱(chēng)為氣隙距離缺陷)或?qū)?zhǔn)缺陷或與此的未對(duì) 準(zhǔn)，傳感器10在運(yùn)種情況下離目標(biāo)14太遠(yuǎn)，且傳感器10所感知到的磁場(chǎng)變化太弱W至于 無(wú)法準(zhǔn)確地確定曲軸的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)方向， 目標(biāo)14的"徑向偏屯、"或偏屯、距缺陷，目標(biāo)隨后W此方式固定到曲軸上使得當(dāng)目標(biāo)回 轉(zhuǎn)時(shí)其在它的平面中振蕩，或其不W曲軸的軸線(xiàn)為中屯、，在運(yùn)兩種情況下，在目標(biāo)14回轉(zhuǎn) 過(guò)程中磁場(chǎng)變化是顯著的并且影響信號(hào)S的準(zhǔn)確性。關(guān)于前述缺陷，對(duì)曲軸的旋轉(zhuǎn)速度和 旋轉(zhuǎn)方向的確定能夠證明是不可能的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0021] 本發(fā)明的目標(biāo)是解決運(yùn)些問(wèn)題。本發(fā)明提出用W將用于測(cè)量曲軸的旋轉(zhuǎn)速度和旋 轉(zhuǎn)方向的系統(tǒng)的故障傳達(dá)至處理裝置的方法，所述方法不是昂貴的，且使得有可能將傳感 器10與目標(biāo)14之間的氣隙缺陷或?qū)?zhǔn)缺陷W及目標(biāo)14的偏屯、距缺陷或"徑向偏屯、"的信 號(hào)發(fā)送至處理裝置13。
[0022] 本發(fā)明提出用W將用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)方向的系統(tǒng)的故障傳達(dá)給 處理裝置的方法，所述系統(tǒng)包括： 與所述旋轉(zhuǎn)軸相關(guān)聯(lián)的齒輪，其稱(chēng)作目標(biāo)； 磁場(chǎng)傳感器，其測(cè)量由齒經(jīng)過(guò)所述傳感器的前面所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的值并且將信號(hào)傳送給 處理裝置，所述信號(hào)包括高狀態(tài)與低狀態(tài)之間的脈沖，每個(gè)脈沖表示齒經(jīng)過(guò)傳感器的前面， 且每個(gè)脈沖具有兩個(gè)預(yù)定持續(xù)時(shí)間：表示目標(biāo)的第一旋轉(zhuǎn)方向的第一持續(xù)時(shí)間和表示目標(biāo) 的相反旋轉(zhuǎn)方向的第二持續(xù)時(shí)間。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明，所述檢測(cè)方法包括W下步驟： 步驟1 :由傳感器比較磁場(chǎng)的測(cè)量值與磁場(chǎng)的預(yù)定闊值； 步驟2 :如果磁場(chǎng)的測(cè)量值低于磁場(chǎng)的預(yù)定闊值，貝U 步驟3 :由傳感器通過(guò)使用至少一個(gè)第S脈沖持續(xù)時(shí)間和至少一個(gè)第四脈沖持續(xù)時(shí)間 而在旋轉(zhuǎn)方向上產(chǎn)生信號(hào)的編碼(表示磁場(chǎng)的測(cè)量值)，W便將用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度 和旋轉(zhuǎn)方向的系統(tǒng)的故障傳達(dá)給處理裝置。
[0024] 因此，本發(fā)明在于：在傳感器輸出處的信號(hào)上使用額外的脈沖持續(xù)時(shí)間W便產(chǎn)生 旨在用于處理裝置的編碼。此編碼表示磁場(chǎng)的非正常的測(cè)量值（因?yàn)樗鼈兊陀诒硎鞠到y(tǒng)正 常運(yùn)行的預(yù)定闊值)。處理裝置隨后解碼接收到的信號(hào)并由此推斷磁場(chǎng)的非正常測(cè)量值。根 據(jù)本發(fā)明的故障傳達(dá)方法因此有可能使處理裝置憑借由傳感器產(chǎn)生的特定編碼來(lái)診斷用 于測(cè)量旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)方向的系統(tǒng)的若干種