產生確定曲軸位置的信號的方法技術

在此公開的是產生一個有效的曲軸信號序列的方法，該信號從至少兩個信號中獲得，其中一個或兩個信號已經被調制以產生兩個彼此類似的信號序列。此外在此公開的是一個曲軸位置系統，其利用至少兩個曲軸角度傳感器（１０）和（１２）來確定發動機曲軸的旋轉位置。來自于兩個曲軸角度傳感器（１０）和（１２）的信號信息被信號處理器（１５０）處理，使得來自于第二個曲軸角度傳感器（１２）的信號序列（２２０）仿真來自于第一個曲軸角度傳感器（１０）的信號序列（２１０）?；趦蓚€信號序列（２１０，２２０），信號處理器產生一個有效的曲軸信號序列（２３０）。該有效的曲軸信號序列（２３０）被發送給一個發動機控制器（１２０），其控制發動機汽缸噴油和／或點火。根據在此例證的系統，不管其中一個曲軸角度傳感器是否出現故障，發送給發動機控制器（１２０）的有效的曲軸信號序列（２３０）都不會中斷。這些和其他的實施例是公開的。

【技術實現步驟摘要】

技術介紹
在具有電子控制單元(EMU)的發動機里，電子控制計算所基于的主要信息是發動機曲軸的位置。一個電子控制單元包括處理器、軟件和電子硬件來處理信號和實現發動機運轉。在大多數情況下，曲軸位置以各自的氣缸上止點位置(TDC)作為參考點。使用角度信息精確地對有關發動機燃燒的關鍵事件定時，反過來這一點又對發動機的性能和排放產生影響。信息的準確性是必需的，因為任何錯誤也會導致發動機控制單元不工作，從而導致發動機停止運轉。通常來說信號故障有兩種可能(i)傳感器、線路或者連接件的故障導致信號失靈，或者(ii)在傳感器信號線路上的高水平的外部噪聲干擾了發動機位置的計算。為了識別多氣缸內燃機的氣缸，大多數ECU需要來自于凸輪軸傳感器和曲軸傳感器的信號。大多數發動機都這樣配置是為了凸輪軸每轉一圈，曲軸能轉兩圈。比較有代表性的是，發動機曲軸包括一個與曲軸耦合運轉的曲柄輪。該曲柄輪包括很多元件，至少一個參考元件，比如一個缺失間隙、特大的元件、一個附加元件或者不同結構或形狀的元件等等。曲軸傳感器放在靠近曲柄輪的位置以產生元件經過的信號。這個信號信息傳給ECU，由ECU計算在標記元件之后的元件的數量并確定曲軸的位置，這也被稱為同步。這一點能夠使ECU確定曲軸360度的位置。然后ECU必須使用凸輪傳感器的信號來確定曲軸是否在第一個位置還是第二個位置。因此，如果來自曲軸傳感器的信息中斷了，那么ECU將丟失曲軸的位置，并且不會知道曲軸是在第一個轉還是第二個轉。因此，ECU無法確定哪一個氣缸應該噴油(比如對一個典型的柴油發動機來說，氣缸是在動力行程還是在排氣行程)。如果曲軸傳感器信息中斷發生了，發動機也許會失效。將這個問題減到最小的一個嘗試是提供兩個曲軸傳感器；其思想是一個曲軸傳感器作為另一個的備份傳感器。根據這個結構，ECU接收來自其中一個傳感器的信息。如果它發生了故障，ECU將完成“轉換”到另一個傳感器。雖然多余的傳感器確實一定程度上能夠解決這個問題，但是卻仍具有重要的性能問題。萬一一個傳感器發生了故障，ECU會丟失發動機的位置并無法計算速度。ECU必須停止噴油并從發動機中移走負載。一旦轉換到工作傳感器，噴油不能被啟動直到曲軸位置和曲軸轉數被確定為止。曲軸傳感器信號的同步和正確曲軸轉數的確定需要時間。在這段時間內，停止噴油和移走發動機負載會顯著地降低發動機的性能。附圖說明圖1A描述了根據本主題專利技術的一個實施例的一個曲軸位置裝置的原理圖。圖1B描述了根據本主題專利技術的一個實施例的一個發動機控制系統的原理圖。圖2顯示了根據本主題專利技術的一個實施例的來自本專利技術的一個實施例的傳感器的信號序列和由這些信號產生的處理信號。圖3顯示了根據本主題專利技術的一個實施例的在帶有處理器的第一個和第二個傳感器之間的一個基本連接的原理圖。圖4顯示了根據本主題專利技術的一個實施例的信號脈沖以描述來自于第一個和第二個傳感器的信號序列的對準。圖5是一個監控圖，其顯示了對應于圖4中所描述的信號的第一個和第二個傳感器信號。圖6顯示了從第一個和第二個傳感器信號產生處理的信號的的處理器的電子部件的一個布置。圖7顯示了用來處理來自第一個和/或第二個傳感器信號的處理邏輯電路。圖8顯示了對來自于第二個傳感器的信號序列進行處理以模擬來自于第一個傳感器的信號，從而生成了一個信號以代替一個空白信號。圖9顯示了對來自于第二個傳感器的信號序列進行處理以模擬來自于第一個傳感器的信號，從而生成了一個空白信號以代替一個非空白信號。圖10是一個監控圖，其顯示了來自于第一個和第二個傳感器的模擬信號和被處理信號。圖11是一個監控圖，其顯示了如圖10所示的來自于第一個和第二個傳感器的信號序列和被處理信號的數字化型信號。圖12是一個簡單圖，其顯示了圖7所提供的流程圖的時間步長的一個樣例。具體實施例方式在一個基本的實施例中，本主題專利技術和一個連續的信號流的產生方法有關，該信號流從兩個來自于至少兩個單獨的曲軸位置傳感器的單獨的信號流中獲得。該連續的信號流被輸入一個發動機控制處理器，其利用信號信息來控制發動機各種各樣的運轉。其中一個信號流被ECU改變以模擬或仿真另一個信號流，從而產生兩個相似的信號流?？蛇x的是，兩個信號流都可以被改變以相似于一個不同于第一個和第二個信號流的預定的信號流。兩個相似信號流的產生作為產生連續的信號流的基礎，據此曲軸位置可以被不斷地監控。利用兩個相似的信號流帶來一個好處是，如果一個或另一個曲軸位置傳感器出現故障，仍然可以保持連續的信號。這克服了從發動機中移走負載的需要，并且每當一個曲軸位置傳感器發生間歇或永久故障的時候，也不需要復位信號流。因此，發動機的性能會顯著地提高。因此，本主題專利技術的一個方面是和一個連續的信號流的產生方法有關，該信號流從來自于第一個和第二個曲軸位置傳感器的信號序列中獲得。比較有代表性的是，該方法結合一個包含與旋轉部件，如曲柄輪，耦合運轉的曲軸的發動機一起使用。在曲柄輪的周圍布置了很多元件，如鐵磁齒，并且至少有一個參考元件。第一個和第二個曲軸位置傳感器放在靠近旋轉部件的位置以感應元件經過的信號。在一個特別的方面，第一個和第二個曲軸位置傳感器相互之間偏移，其中一個位于下游。第一個曲軸位置傳感器產生第一個信號序列，而第二個曲軸位置傳感器產生第二個信號序列。第二個信號序列被調制以相似于第一個信號序列，從而產生兩個彼此相似的信號序列。只要一個或兩個信號序列產生了，一個連續有效的曲軸信號就會保持。這使得ECU或類似設備能夠不斷地監控曲軸的位置和發動機的速度，即使其中一個曲軸位置傳感器出現故障。反過來，這也減少了由停止噴油和移走發動機負載所帶來的性能問題。在一個更特別的實施例中，前述方法中的調制步驟包括改變第二個信號序列以生成參考元件信號，其對應于來自第一個傳感器的參考元件信號；并且/或者生成一個元件信號，其對應于前面所說的第一個傳感器的元件信號，以代替來自于前面所說的第二個傳感器的參考元件信號。在一個可選的實施例中，第一個和第二個信號序列都可以被調制以相似于預定的、想得到的信號序列。為了促進對本專利技術原理的理解，我們參考圖中所描述的優選實施例并用特定的語言來描述。根據本主題專利技術的原理，圖1A顯示了一個曲軸接口110和接收從曲軸接口發送的信號的信號處理器150，其與內燃機一起使用。曲軸22驅動一個旋轉部件20。對一個四循環發動機來說，每個發動機循環內，曲軸22旋轉兩次。裝置110包括第一個曲軸位置傳感器10和第二個曲軸位置傳感器12，它們與一個把模擬信號轉化為數字信號的轉換器14通信連接。第一個和第二個曲軸位置傳感器10，12和轉換器14一起包括曲軸接口110。來自于第一個和第二個曲軸位置傳感器10，12的數字信號分別通過線路111和112從轉換器14發送到信號處理器150。旋轉部件20可以是任何常規的包含各種各樣元件的曲柄輪或類似設備。如圖1A所示，旋轉部件20和一個曲柄輪有關，該曲柄輪包含90減1個齒元件24，當每個元件經過上述第一個和第二個曲軸位置傳感器10，12時就會產生一個信號。信號處理器150包含電子和軟件部件，接收和處理來自第一個曲軸位置傳感器10的輸出信號和來自第二個曲軸位置傳感器12的輸出信號，以便來自第二個曲軸位置傳感器12的信號被改變以仿真來自第一個曲本文檔來自技高網...

【技術保護點】
與一個包含曲軸（２２）和可操作地耦合到其的旋轉部件（２０）的內燃機一塊使用，產生一個連續的有用信號流來確定曲軸的位置的方法，該連續的信號流從來自于第一個曲軸位置傳感器（１０）的第一個信號序列（２１０）和來自于第二個曲軸位置傳感器（２０）的第二個信號序列（２２０）中獲得，該方法包括：調制所述的第二個信號序列（２２０）以產生一個被調制的信號序列（６２２），其類似于所述的第一個信號序列（２１０），從而產生兩個彼此相似的信號序列；和產生一個信號流，其根據（ｉ） 一個所述的第一個信號序列（２１０）和所述的被調制的信號序列（６２２）的結合，如果所述的第一個和第二個曲軸位置傳感器（１０），（１２）都運行，（ｉｉ）所述的第一個信號序列（２１０），如果所述的第一個曲軸位置傳感器（１０）運行而所述的第 二個曲軸位置傳感器（１２）不運行，和（ｉｉｉ）所述的被調制的信號序列（６２２），如果所述的第二個曲軸位置傳感器（１２）運行而所述的第一個曲軸位置傳感器１０不運行，其中產生一個連續的信號流（２３０），甚至所述的第一個和第二個曲 軸位置傳感器（１０），（２０）中的一個出現運行故障，這個信號流繼續存在。...

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：AE謝克，SB雷迪，BN阿爾姆斯特德特，A彼得森，
申請(專利權)人：通用電氣公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]