CN103161598A - 灵活曲柄角位置感测 - Google Patents

灵活曲柄角位置感测 Download PDF

Info

Publication number
CN103161598A
CN103161598A CN2012105388194A CN201210538819A CN103161598A CN 103161598 A CN103161598 A CN 103161598A CN 2012105388194 A CN2012105388194 A CN 2012105388194A CN 201210538819 A CN201210538819 A CN 201210538819A CN 103161598 A CN103161598 A CN 103161598A
Authority
CN
China
Prior art keywords
code wheel
pattern
source
data
definition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012105388194A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103161598B (zh
Inventor
W·哈瓦肯
D·K·斯特瓦特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Woodward Inc
Original Assignee
Woodward Governor Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Woodward Governor Co filed Critical Woodward Governor Co
Publication of CN103161598A publication Critical patent/CN103161598A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103161598B publication Critical patent/CN103161598B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D41/222—Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of sensors or parameter detection devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425—Particular ways of programming the data
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/245—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
    • G01D5/2454—Encoders incorporating incremental and absolute signals
    • G01D5/2455—Encoders incorporating incremental and absolute signals with incremental and absolute tracks on the same encoder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2409—Addressing techniques specially adapted therefor
    • F02D41/2422—Selective use of one or more tables
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12—Analogue/digital converters
    • H03M1/22—Analogue/digital converters pattern-reading type
    • H03M1/24—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip
    • H03M1/28—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip with non-weighted coding
    • H03M1/30—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip with non-weighted coding incremental
    • H03M1/308—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip with non-weighted coding incremental with additional pattern means for determining the absolute position, e.g. reference marks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

本发明提供了灵活曲柄角位置感测装置和数据结构。该装置容许用户将特定数据输入与用于确定曲柄轴位置的编码轮相关的数据结构中。该特定数据被存储在装置中并且可以被调用以用于特定的发动机实现方式。此外，用户可以输入数据来描述与发动机的曲柄轴相关的其它编码轮。与凸轮轴编码轮相关的数据结构和与曲柄轴编码轮相关的数据结构相关，使得装置可以检测到关于凸轮轴和曲柄轴这两者的各种位置信息。

Description

灵活曲柄角位置感测
技术领域
本发明总体涉及确定编码轮（encoder wheel）的角位置，并且更具体地讲，涉及用于确定曲柄角位置的方法和装置。
背景技术
发动机控制系统期望知道发动机操作期间的曲柄角。通过知道发动机操作期间曲柄轴的精确位置，容许控制系统确定和/或控制为了实现这个发动机的最佳性能而需要的各种发动机参数。例如，一个这样的控制参数是火花塞点火定时。通过在活塞附连到曲柄轴的位置情况下花火塞精确点火的定时，可以从发动机获得最大的功率，同时限制对汽缸和活塞结构的磨损。
通常，确定发动机曲柄轴的旋转角度的装置包括编码轮、传感器和控制器。编码轮是盘形转子，该转子随着曲柄轴或凸轮轴旋转。编码轮具有沿着转子外周的多个凸齿或凹口结构。凸齿或凹口结构围绕盘外周不均匀地间隔，并且为了提供盘的特有部分，在某些部分，可能缺失一个或多个齿，或者可以放大或缩小一个或多个凹口。这些不均匀的部分与特定的曲柄轴旋转角度相关。
传感器被构造用于检测这些凸齿或凹口中有多少经过并且是以什么速率经过，并且根据检测到的信息，形成脉冲序列，其中，脉冲序列的非均匀部分与缺失的齿或者伸长或缩短的凹口的部分相关，继而与某个曲柄轴旋转角度相关。
在操作系统之前，必须在控制器内创建专用软件，用于翻译由传感器和编码轮产生的脉冲序列。这可以通过创建当识别到脉冲序列的非均匀部分时曲柄轴旋转角度应该为何的关联的表格来实现。因此，在发动机正运行时，控制器比较来自传感器的脉冲序列和表格，并且根据这个信息，确定曲柄轴的旋转角度。
此外，虽然以上装置通常见于用于确定曲柄轴旋转角度的系统上，但类似的装置用于确定凸轮轴的旋转角度。另外，因为凸轮轴必须基于曲柄轴的位置精确地安排打开和关闭阀门的时间，所以与凸轮轴相关的旋转角度信息还与曲柄轴旋转角度相关。因此，被写入用于翻译曲柄轴位置的专用软件还必须能够顾及到来自凸轮轴的旋转角度位置信息。
编写针对编码轮任何变化的专用软件，若是对于凸轮轴或曲柄轴，都是耗时的过程，需要花费许多工时。另外，发动机的各种实现方式可以利用具有不同定时要求的不同曲柄轴和/或凸轮轴图案。必须编写新软件，以正确地控制与每个不同的凸轮轴和曲柄轴组合相关的制动器。频繁地，采用该发动机的顾客将不得不回到发动机供应商以编写这个专用软件，从而有可能将潜在的商业秘密泄露给外面的公司。
因此，将有利的是，不需要创建或有时重建翻译各种编码轮系统所需的专用软件。本发明容许终端用户创建编码轮的数据表示，然后使用该数据作为用于确定编码轮角位置的算法的种子，从而不需要创建专用软件。根据本文提供的对本发明的描述，本发明的这些和其它优点以及额外的发明特征将变得清楚。
发明内容
在一个方面，本发明提供了一种确定编码轮的角位置的装置。所述装置包括第一传感器，第一传感器用于检测来自第一编码轮的第一图案。所述装置还包括存储器，存储器用于存储第一编码轮图案数据，其中，所述第一编码轮图案数据用数据描述所述第一图案。所述装置还包括控制单元，控制单元继而包括与所述第一传感器通信耦接的图案匹配块并且将所述第一图案与所述第一编码轮图案数据进行比较。
另外，在一个具体实施例中，所述用于确定编码轮的角位置的装置还包括第二传感器，所述第二传感器用于检测来自第二编码轮的第二图案。其中，来自所述第二编码轮的所述第二图案与来自所述第一编码轮的所述第一图案相关。
在另一个方面，本发明提供了一种确定编码轮的角位置的方法。所述方法包括选择第一编码轮图案数据，所述第一编码轮图案数据包含第一编码轮数据键。所述方法还包括感测来自第一编码轮的第一图案，其中，所述第一图案包含与所述第一编码轮数据键对应的第一编码键。所述方法还包括将所述第一图案与所述第一编码轮图案数据进行比较，并且计算当所述第一编码轮数据键匹配所述第一图案的所述第一编码键时所述第一编码轮的角位置。
另外，在另一个实施例中，所述用于确定编码轮的角位置的方法还包括选择包含第二编码轮数据键的第二编码轮图案数据。接着，所述方法感测来自第二编码轮的第二图案，其中，所述第二图案包含与所述第二编码轮数据键对应的第二编码键。最后，所述方法将所述第二图案与所述第一编码轮图案数据进行比较，并且计算当所述第二编码轮数据键匹配所述第二图案的所述第二编码键时所述第一编码轮的角位置。
在又一个方面，本发明提供了一种用于定义用在与发动机相关的发动机控制系统中的编码轮系统的数据结构。所述数据结构包含编码系统定义数组，所述编码系统定义数组定义发动机的编码轮系统。所述数据结构还包含绝对源编码轮定义数组，所述绝对源编码轮定义数组定义所述发动机的绝对源编码轮。另外，所述数据结构包含绝对源编码图案定义数组，所述绝对源编码图案定义数组定义所述绝对源编码轮的绝对源齿结构。
在所述数据结构的另一个实施例中，包括伴随源编码轮定义数组。所述伴随源编码轮定义数组定义所述发动机的伴随源编码轮。所述伴随源编码轮定义数组具有相关的伴随源编码图案定义数组，所述伴随源编码图案定义数组定义所述伴随源编码轮的伴随源齿结构。
在又一个方面，本发明提供了一种用于定义用在发动机控制系统中的编码轮的数据结构。所述数据结构包括编码定义数组，所述编码定义数组定义编码轮的至少一个块定义数组和所述编码轮的至少一个键定义数组。
根据以下结合附图的详细描述，本发明的其它方面、目的和优点将变得更显而易见。
附图说明
并入且形成说明书一部分的附图示出本发明的许多方面，并且与描述一起，用于说明本发明的原理。在附图中：
图1是根据本发明的具体实施例的灵活编码系统；
图2是根据本发明的具体实施例的24减1编码轮（24 minus 1encoder wheel）；
图3是根据本发明的具体实施例的编码轮产生的脉冲序列；
图4是根据本发明的具体实施例的编码轮；
图5是根据本发明的具体实施例的绝对源和伴随源（companionsource）；
图6是根据本发明的具体实施例的信号反转故障波形的例子；
图7示出根据本发明的具体实施例的编码轮系统数据结构的构成成分的示例性实施例；以及
图8是根据本发明的具体实施例的数据结构。
虽然将结合某些优选实施例描述本发明，但不旨在将本发明限于这些实施例。相反，旨在涵盖包括在如所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的替换形式、修改形式和等同形式。
具体实施方式
图1示出编码系统100的具体实施例，其具有第一编码轮102和第二编码轮126形式的编码源连同第一解码块绝对源116和第二解码块伴随源140。编码系统100还包括针对图案数据118和其它数据138的数据存储块。第一解码块116输出到绝对位置选择器120，绝对位置选择器120继而耦接到控制发动机喷油器124的控制器122。另外，虽然编码系统100的某些实施例是关于包括曲柄轴和凸轮轴的发动机系统描述的，但编码系统100可以在使用编码轮并且要求确定这些编码轮的位置的任何系统中实现。
关注第一编码轮102及其对应解码块116，传感器104被构造用于在发动机操作期间在编码轮102的齿旋转时检测齿。传感器输出耦接到信号调节电路106，信号调节电路106将传感器104的数据转换成数字脉冲序列，在数字脉冲序列中，每个脉冲的至少一个沿代表围绕编码轮102的角位置。
信号调节电路106的输出耦接到输入捕捉系统109，输入捕捉系统109继而耦接到图案匹配块110和位置追踪器块112。图案匹配块110使用来自图案数据块118的数据，以在被信号调节电路106观察到并且由输入捕捉系统109捕捉的脉冲序列中查找图案。图案匹配块110可以检测这些图案，因为它们是用户在图案数据块118中定义的。在这个背景下，用户往往是实现该系统的人；然而，用户还可被料想为处理编码轮数据的计算机。
另外，图案匹配块110和输入捕捉系统109耦接到位置追踪器块112。位置追踪器块112也从图案数据块118接收数据。位置追踪器块112通过使用来自图案数据118的数据和来自信号调节电路106的脉冲序列（如输入捕捉系统109捕捉的）连同来自图案匹配块110的图案信息来确定编码轮102的精确位置。这是当图案匹配块110给出信息表示它已检测到编码轮脉冲序列中的指示绝对位置的图案时完成的，位置追踪器块112随后将该信息转换成关于编码轮102的绝对位置。
然后，位置追踪器块112将绝对位置提供给循环位置块（cycleposition block）114和其它数据块138。循环位置块114为用户提供选项，以将编码轮102的多圈转动（例如，四冲程发动机一个循环为720度，等于编码轮102的转两圈）转换成位置。循环位置块要求来自其它数据块138的图案匹配数据来完成这个过程。这个数据是从其它数据接口108提供给循环位置块114的。如果用户不需要进行多圈转动来追踪位置，则来自位置追踪器块112的绝对位置被传递通过循环位置块114。
无论用户是否选择实现循环位置块114，关于绝对位置的数据被传递到绝对位置选择器块120。控制器122选择它使用哪个绝对源向喷油器124提供系统位置。虽然在图1所示的具体实施例中，编码系统100被示出为只具有一个绝对源和一个伴随源，但料想到，可以在单个编码系统100中实现不止一个绝对源或伴随源。
设置伴随源块140是为了提供来自次编码轮126的数据，次编码轮126相对于绝对源块116的主编码轮102旋转。因为伴随编码轮126相对于绝对编码轮102旋转，所以从伴随编码轮126的旋转位置翻译出绝对编码轮102的旋转位置。
伴随源块140与绝对源块116以类似方式操作。传感器128将原始数据中转到信号调节电路132，信号调节电路132继而耦接到输入捕捉系统142，输入捕捉系统142生成数字脉冲序列。数字脉冲序列被提供到图案匹配块134。伴随源块140的图案匹配块134的操作方式与绝对源块116的对应图案匹配块110的操作方式略有不同。图案匹配块134需要来自图案数据块118和其它数据块138这两者的数据，其它数据块138是由其它数据接口130提供的。根据这个信息，图案匹配块134向位置追踪器块136提示何时伴随编码轮126的绝对位置标记（编码轮的区分标记）。
一旦确定了绝对位置标记，这个位置连同初始数字脉冲序列就被提供到位置追踪器块136。位置追踪器块136确定伴随编码轮126的实际旋转位置。然后，实际旋转位置被提供到其它数据块138。
因此，其它数据接口108能够向绝对源块116的图案匹配块110提供关于伴随编码源126的旋转位置信息。这样使用于确定何时在绝对编码轮102上发现特定图案的额外的信息能够与伴随编码轮126的相关旋转位置一致。这个功能容许至少部分基于伴随编码轮126的旋转位置确定绝对编码轮102的旋转位置。
另外，虽然图1中示出的本发明的实施例只示出单个传感器104和128，但可以实现多个传感器。实现多个传感器的主要目的在于，多余的传感器容许在传感器104或传感器128失效的情况下编码系统100继续工作。在编码系统100中实现多个传感器的另一个原因是为了具有多个凸轮轴的发动机系统。更加广义地，编码轮系统100可以是自适应的，使得能适应可以采用多个编码轮的任何系统，这多个编码轮将需要多个传感器。
如之前所描述的，由编码系统100的用户输入图案数据块118中包含的数据。用户输入的数据通过限定发动机操作期间将由传感器104和128检测的齿的图案来描述编码轮102和126。因此，图案数据118充当编码系统100的主键（primary key）。如果没有这个数据，将不可能正确地控制发动机定时，因为图案数据118结构提供了将从编码轮102和126测得的脉冲序列解码以翻译曲柄轴角位置所需的信息。
可以在编码系统100中实现各种类型的编码轮。因此，需要用灵活数据结构（如图案数据块118中存储的）描述这些各种编码轮。图2示出根据本发明的具体实施例的编码轮200。编码轮200是24减1编码轮，因为它具有的二十四个齿中被去除了一个齿。去除的齿正好是第二十四齿206。传感器104（图1中）能够测量上升沿或下降沿（或上升沿和下降沿）和每个齿经过传感器104的时间。为了处理来自传感器104的信息，图案匹配块110利用输入捕捉系统109。输入捕捉系统具有支持输入捕捉能力的高速数字输入，以正确地处理从传感器104测得的脉冲并且将定时数据提供到图案匹配块110，图案匹配块110借助图案匹配处理来解释这些脉冲。
编码系统100的传感器104（图1中）、信号调节电路106和输入捕捉系统109通过观察传感器104何时检测到相对于之前检测到的齿的齿，构建编码轮216的各个齿的边沿之间的关系。根据这个时间信息来计算比率，并且在由图案匹配块110执行的图案匹配处理中使用一系列比率。
例如，传感器104（图1中）观察到齿并且向信号调节电路106提供信号，信号调节电路106将传感器信号转换成数字脉冲序列，在该数字脉冲序列中的最小值处，一个沿与单个编码轮102的齿相关。输入捕捉系统109接收数字脉冲序列作为输入并且针对齿的每个下降沿、上升沿、或者下降沿和上升沿这两者创建时间戳。然后，输入捕捉系统109使用时间戳信息、基于以下等式构建比率：
比率=ToothPeriod(n)/ToothPeriod(n-1)    （1）
其中，ToothPeriod(n)代表感测到的最近的编码齿的时段并且ToothPeriod(n-1)代表感测到的前一个齿的时段。虽然以上等式（1）基于来自下降沿或上升沿的时间戳信息计算比率，但料想到的另一种方法是基于来自传感器106的信号的各个脉冲的脉冲宽度计算比率。
图3是通过使用等式（1）由编码轮216（图2中）产生的脉冲序列302的例子。脉冲序列302示出齿22202至齿2210。注意的是，缺失齿24206。因此，如输入捕捉事件信号304中所示的，在编码轮216的各齿的每个下降沿由传感器104（图1中）捕捉脉冲。然后，如所示出的，使用等式（1）计算比率。该比率是常数值1，直到传感器104在应该检测到齿24206的情况下没有检测到齿为止。此时，在传感器104察觉到齿1208之后计算出的比率为2，因为当前观察事件的时段（等式1中的ToothPeriod(n)）是前一时段（ToothPeriod(n-1)）的两倍。另外，在传感器104察觉到齿2210之后计算出的比率为0.5，因为前一时段是当前时段的两倍。
在另一个实施例中，图3的比率实际上是一系列脉冲，这些脉冲对应于检测到的编码轮的沿（edge）。如输入捕捉事件304中所示，一系列沿事件可以形成沿键（edge key），该沿键是在不同时间捕捉的一系列脉冲。如上所述，如果存在不止一个脉冲，则可以根据这个信息形成一系列比率。然而，倘若编码轮只具有单个齿，则这个编码轮将利用沿键。
因此，当控制器了解到比率为2时，它得知正好观察到齿1208（图2中），并且当控制器了解到比率为0.5时，它得知正好观察到齿2210。这样容许编码系统100（图1中）将曲柄轴位置与这个察觉到的比率序列同步，或者换句话讲，这可以充当同步事件。
此外，比率的这个组合是已知的键。键是表示一些旋转位置信息的单个比率或多个比率的组合。例如，在以上例子中，了解到比率为2足以意识到正好察觉到齿1208，但是这还可以由编码系统100（图1中）察觉为了解到比率为2之后是比率为1。当比率为0.5之后比率为2时，也是如此，因为这将指示正好察觉到齿2210。在这两种情况下，就干扰时间戳测量的系统噪声而言，添加两个顺序比率的要求使这个键有可能成为改进的键。
顺便一提，之前讨论的比率是源自理想的操作环境和以恒定速度旋转的发动机。在不理想的操作环境下，进行精确测量是不可能的。因此，在比率计算中并入公差，使得接近精确值的比率对于检测特定齿仍然是合格的。
多个比率的组合或单个比率示出标准的特有键（齿24206是唯一缺失的齿），因此是编码轮216（图2中）上的特有位置。并非多有的键都是以这种方式设计的，以图4的编码轮为例。图4给出3X（12减2）编码轮402的例子。编码轮402的名称指示该轮是由三组十二个齿组成的，并且在这十二个齿之中，缺失十二个齿中的最后两个齿。因此，在编码轮402的单圈旋转上将有三次注意到相同的键，并且不能通过检测单独的键精确地确定准确的旋转位置。这种类型的键结构被称为标准半特有键结构，因为没有单个键给出精确的旋转位置。
编码轮402被称为绝对源，因为它提供与曲柄轴的旋转位置直接相关的数据。但是，编码轮402的半特有键结构不容许编码系统100（图1中）在没有额外信息的情况下单独确定曲柄轴的准确旋转位置。额外信息可以来自被称为伴随源的地方。通常，就与曲柄轴相关的编码轮（绝对源）而言，伴随源将采用与凸轮轴相关的编码轮形式。
例如，在利用曲柄轴编码轮的四冲程发动机中，如在图4中，通过使用曲柄轴编码轮402和来自凸轮轴编码轮的信息确定旋转位置，因为这两个结构具有相关的定时。这种关系最显著的用途是确定被称为半循环信息的内容，该半循环信息是指示曲柄轴正处于发动机的整个循环中的中途。但是，凸轮轴编码轮可以起到多种其它作用，如，给出曲柄轴编码轮402的同步信息，或者倘若实际曲柄轴编码系统失效的情况下甚至充当冗余的曲柄轴编码系统。
为了示出伴随源的额外益处，考虑图5中示出的编码轮，图5给出6加1凸轮轴编码轮504的代表性例子，6加1凸轮轴编码轮504具有六个对齐的等距离编码齿加一个额外的齿。另外，图5示出3X（20减2）曲柄轴编码轮502。曲柄轴编码轮502只具有半特有键，因为缺齿部分506平均地在轮外周上分布。因此，需要用来自伴随源的数据来同步曲柄轴编码轮502，从而确定绝对旋转位置。在这种情况下，伴随源是凸轮轴编码轮504。注意的是，齿508与缺失齿506对齐，并且齿510与缺失齿506相对。在图5中示出的具体实施例中，凸轮轴编码轮504与曲柄轴编码轮502对齐，使得当检测到齿508时，它与一组缺失齿506准确相关。然而，没有必要保持这种对齐，只要齿512与同一缺齿部分506相关即可。这个特征容许这个具体实施例在可变凸轮系统中起作用，在可变凸轮系统中，凸轮轴的相位相对于曲柄轴而改变。另外，从凸轮轴编码轮504获取半循环信息。在图5中示出的本发明的具体实施例中，齿512可以代表零齿。编码系统100（图1中）将能够检测到这个，因为齿512代表标准特有键。因此，通过检测齿512，编码系统100得知凸轮轴处于发动机操作的第一个半循环中。因为这种齿结构，所以编码系统100将能够通过观看从齿512起的第三齿来检测发动机操作的第二个半循环。
另外，当曲柄轴编码轮502或传感器104（图1中）失效时，凸轮轴编码轮504可以充当曲柄轴编码轮502的冗余的编码源。因为凸轮轴编码轮504的齿的精确布置以及曲柄轴与凸轮轴之间的已知相位关系，可以在没有曲柄轴编码轮502的情况下，由凸轮轴编码轮504确定关于曲柄轴的旋转位置信息。这可以出现在编码系统100（图1）注意到传感器104没有检测到曲柄轴编码轮502的任何齿而传感器128正看到凸轮轴编码轮504的齿时，或者当曲柄传感器104检测到连续多次在曲柄轴编码轮502上没有检测到特定键时。
此外，图案数据块118（图1中）中存储的数据结构不仅能够存储关于特定用户定义的编码轮的旋转位置的数据，而且包含容许编码系统100识别系统故障的数据。一种这样的系统故障是同步误差。
当追踪到的编码轮位置没有匹配计算出的编码轮位置时，导致同步故障。每当观察到源齿时，更新追踪到的位置。每当观察到特有键时，更新计算出的位置。当追踪到的位置和计算出的位置没有匹配时，检测到这个误差，并且源之前已实现同步。追踪到的位置一直是不正确的，直到观察到第一个计算出的位置为止，所以同步故障一直不可能出现，直到出现第一键匹配为止。
通过数据结构检测到的另一个系统故障是信号反转故障。在本发明的一个实施例中，传感器104和128是可变磁阻型传感器，其可以不正确地连接在系统中，使得将产生经反转的控制信号，如图6中所示。波形602示出源自信号调节电路106（图1中）的数字脉冲序列。如果正确安装传感器104，则波形604示出正确极性，这将导致确定正确比率，使得将由图案匹配块110识别该键。波形608示出以下情形：传感器104没有正确安装并且基于不正确的传感器104测量计算不正确的比率。
编码系统100可以检测已出现信号反转故障。为了检测这些故障，用户可以将数据结构输入图案数据块118，使得当在系统中遭遇特定数字脉冲序列时，控制器122将能够标示用户，表明已出现信号反转故障。
另一种系统故障是半循环故障。当追踪到的位置没有匹配计算出的位置时，观察到半循环故障，但是还没有观察到同步故障。这种故障表明伴随源已失效，因为半循环是通过伴随源数据确定的。
另一种系统故障是损耗故障。当在针对伴随源的传感器上观察到充足的齿而在针对绝对源的传感器上没有观察到任何齿时，出现损耗故障。
另一种系统故障是相位误差。当一个源（绝对源或伴随源）与另一个源（绝对源或伴随源）不同相位时，出现相位误差。当编码轮上的特定齿没有落入基准编码轮（绝对的或参考的）的齿的窗口内时，检测到相位误差。
另一种系统故障是反向旋转。当编码轮相反地旋转时，出现反向旋转。当编码系统100（图1中）检测到的一系列比率倒着看构成键时检测到这种误差。
如之前所提及的，图案数据数组118（图1中）存储关于编码系统100所支持的编码轮实现类型的用户定义的参数数据。一些参数字段将被填充信息，以正确用数据描述编码轮的物理实施例。图7示出本发明的数据结构的示例性实施例。具体地讲，图7示出容许用户完全用数据定义编码轮系统702的构成组件。可以想到许多参数数据的数组定义，如，编码系统数组定义704和绝对源数组定义706。可选地，可以也针对各种编码系统100实现方式定义一个或多个伴随源数组定义708。
顺便一提，如本文使用的术语“数组”描述了数据的排序和组织或层级，并非严格限于更传统的数学定义。
另外，一些编码轮系统702实现方式可能需要同步伴随数组定义714。在实现与曲柄轴相关的两个编码轮的系统中需要同步伴随数组定义714，使得编码轮之一提供容许编码系统100（图1中）将两个编码轮同步的信息。容许编码系统100将两个编码轮同步的编码轮被视为同步伴随。举例来说，具有彼此等距离间隔的齿的第一编码轮和只具有单个齿的第二编码轮可以结合使用，使得系统可以监控第一编码轮的编码轮旋转位置并且当观察到单个齿时将位置测量与第二编码轮同步。在这里例子中，第二编码轮被视为同步伴随。并非所有的编码轮系统实现方式将需要同步伴随714。因此，这个特定字段不是一直出现在编码轮系统数据结构702中。
另外，用户可以定义一个或多个伴随源数组定义708。虽然图7只示出单个伴随源数组定义708，但本发明的其它实施例可以利用多于单个伴随源数组定义708，如，与具有双顶置凸轮轴的V8发动机相关的编码系统100（图1中）。此外，根据发动机，编码系统100（图1中）可能不需要伴随源。因此，即使在图7中未示出，本发明的其它实施例也可能不包括作为编码轮系统702的一部分的伴随源数组定义708。
用数据充分描述编码系统所需的各种定义相互相关联。例如，编码系统定义704通过定义诸如完整的发动机循环中的旋转度数或者这个特定应用需要追踪的汽缸数的信息来描述整体系统。另外，编码系统定义704参考图案数据数组118（图1中）中包含的所有绝对源定义706。编码系统指示绝对源定义706之一作为激活的（请注意，为了简便起见，图7中的图示针对绝对源数组定义706和伴随源数组定义708只示出一个方框）。激活源是用于确定系统的曲柄角位置的源。因此，激活源可以是与曲柄轴或凸轮轴相关的编码轮。激活的绝对源定义706继而可以参考至少一个伴随源定义708，如果用户已进行选择来定义伴随源的话。这样，编码系统得知在这个特定系统中正在使用什么样的源。
此外，绝对源定义706和伴随源定义708的每个参考与绝对源定义706或伴随源定义708中参考的特定源相关的用户定义的编码图案定义710、712。在各种绝对源定义706或伴随源定义708之中，可以混合和匹配各种用户定义的编码图案定义710、712。绝对源定义706可以参考各种伴随源定义708，并且编码系统定义704可以参考各种绝对源定义706。这样，定义数据的库可以由用户存储并且针对各种发动机系统100（图1中）实现方式被调用。
因此，存在数组定义层级。该层级使得整体系统在编码系统定义704中被广义定义，编码系统定义704继而使用用户选择激活的绝对源参考所有绝缘源定义706。根据编码轮系统702，激活的绝对源定义706可能或可能没有还参考伴随源定义708，如用户所定义的。另外，当输入定义绝对源定义706或伴随源定义708的数据时，用户能够将编码图案定义710、712与特定的绝对源定义706或伴随源定义708相关联。通过产生上述的数组定义结构702，用户能够为编码系统100（图1中）提供确定曲柄轴和/或凸轮轴的位置所需的所有数据。
一些参数字段希望实现编码系统定义。一个这样的参数字段是“一个循环中的曲柄角度”参数字段。这个字段容许用户定义完整的发动机循环的度数。通常，这个值将是360°或720°。
另一个这样的字段是“曲柄位置源”参数字段。这个字段容许用户提供编码系统定义将引用的绝对源定义（以下讨论的）的名称。可以定义一些绝缘源定义并且通过将绝对源定义的名称输入这个参数字段将其调用，供随后使用。
“零速度超时”是用于定义编码系统定义的另一个参数字段。这个参数字段定义在确定已出现零速度状况之前，在没有看到来自传感器的编码数据的状况下编码系统将等待的时间长度。
另一个参数字段是“在尝试同步之前距离第一个编码沿的时间延迟”字段。这个参数字段容许用户通过容许启动同步活动在检测到第一编码轮沿之后要等待的时间量。这样容许抛弃系统启动期间出现的系统和环境噪声。
“在TDC#1之后的曲柄角度中的TDC角度”是另一个参数字段。这个字段定义一些曲柄同步编码定义将使用的TDC角度。
编码系统定义还包括称为“汽缸数”的参数字段。这个参数字段定义发动机系统使用多少个汽缸。
如之前所提及的，编码系统定义具有参数字段，用户可以将编码系统定义要使用的绝对源定义的名称输入参数字段中。绝对源定义还包含用于定义用户定义的绝对源的操作的一些参数字段。
绝对源定义的一个这样的参数字段是“名称”参数字段。这个字段容许用户定义这个绝缘源定义的名称，使得编码系统定义可以引用这个名称，以使用这个针对编码系统操作的定义。
绝对源定义的另一个参数字段是“参考编码图案定义”。这个参数字段容许用户关联用户定义的编码图案定义（以下讨论的）。用户可以输入预定编码图案定义的给定名称，在编码系统100（图1中）操作期间，绝对源定义将引用该预定编码图案定义。
另一个参数字段是“每个循环的源转数”。这个参数字段容许用户定义编码源将在单个发动机循环中旋转多少次。四冲程发动机中使用的曲柄轴编码轮将每个循环旋转两次，并且对于同样的四冲程发动机，凸轮轴将每个循环旋转一次。
另一个参数字段是“同步极性”。这个字段容许用户定义来自传感器的编码轮信号的下降沿或上升沿是否代表应该确定曲柄角位置的时间。
绝对源定义的另一个参数字段是“清除故障的好键”。这个参数字段规定在编码系统清除初始检测到的编码系统故障之前，在没有额外故障的情况下编码系统需要观察到多少键。
另一个参数字段是“键事件与伴随源对齐”。这个字段容许用户表示绝对源的键与伴随编码轮的特定齿对齐。这样容许来自伴随源的事件被延迟，以避免两个相关事件靠在一起的“竞争”状况。通过延迟一个事件，可以保证事件的次序。
另一个参数字段是“具有损耗伴随”。这个字段容许用户指示这个特定激活的绝对源定义具有可用于检测损耗的伴随源。
如果“具有损耗伴随”参数字段指示绝对源定义具有伴随源，则需要“损耗伴随的名称”参数字段。这个参数字段容许用户给出名称，该名称指示将用作绝对源定义中的伴随源的另一个之前产生的绝对源定义或伴随源定义。
另一个参数字段是“损耗之前的齿”。这个参数字段定义在“损耗伴随的名称”参数字段中定义的编码轮源的伴随源编码轮齿的数量，在确定故障之前，在没有看到来自绝对源编码轮的齿的情况下，必须检测所述数量。
另一个参数字段是“针对损耗伴随验证相位”。这个参数字段容许用户指示被定义的特定绝对源应该周期性检查其相位，以检测绝缘源和伴随源之间可能的相位误差。
另一个参数字段是“具有同步伴随”。这个参数字段容许用户指示被定义的绝对源具有同步伴随源。如果用户指示这个绝对源定义具有同步伴随，则需要一些其它的参数字段条目。
首先，用户必须提供“同步伴随的名称”。这个参数字段容许用户引用将用作同步伴随的之前定义的伴随源定义的名称。接着，应该由用户提供名为“同步窗口齿”的参数字段。这个参数字段定义在伴随源上看到键之前在这个绝对源上应该看到的源齿的最大数量。这个参数字段定义其中期望同步事件的窗口。
另一个涉及同步伴随的字段是“容许同步伴随损耗上的TDC同步”。这个参数字段容许在同步伴随检测到故障之后的在绝对源上观察到的第一个半特有键被视为是特有的。这样容许半特有键在同步伴随已遭受损耗故障的情况下提供同步事件。
存在与同步伴随不相关的许多其它参数字段。例如，参数字段“具有半循环伴随”。这个参数字段表示这个绝对源定义具有用于确定半循环信息的伴随源。如果这个参数字段表示存在半循环伴随源，则使用许多其它相关参数字段来确定半循环伴随源的操作。一个这样的参数字段是“半循环伴随的名称”。这个参数字段只容许用户给出用作半循环源的预定伴随源的名称。
与半循环源相关的另一个参数字段是“半循环窗口齿“。这个参数字段定义最大齿数，如果在绝对源上观察到该最大齿数，则意味着可以可靠地推测半循环伴随状态。
最后，绝对源定义具有定义何时将观察到发动机的RPM的参数字段。保存各种RPM测量值，使得可以计算出平均RPM和瞬时RPM。
如之前所提及的，绝对源定义具有参数字段，用户可以将绝对源定义要使用的伴随源定义的名称输入该参数字段。伴随源定义还包含用于定义用户定义的伴随源的操作的许多参数字段。
一个这样的参数字段是“引用编码图案数组”。这个参数字段将这个伴随源与灵活编码图案定义（以下讨论的）相关联。灵活编码图案定义容许用户与其它属性一起定义编码轮的键图案。
伴随源定义的另一个参数字段是“每个循环的源转数”。这个参数字段定义在发动机单个循环期间，这个伴随源将旋转多少次。
另一个参数字段是“同步极性”。这个字段容许用户定义来自传感器的编码轮信号的下降沿或上升沿是否代表应该确定曲柄角位置的时间。
伴随源定义的另一个参数字段是“清除故障的好键”。这个参数字段规定在编码系统清除初始检测到的编码系统故障之前，在没有额外故障的情况下编码系统需要观察到多少键。
伴随源定义的另一个参数字段是“键事件与伴随源对齐”。这个字段容许用户表示这个伴随源的键与相关联的绝对源的某个齿对齐。
伴随源定义的另一个参数字段是“损耗伴随的名称”。这个参数字段容许用户向这个伴随源提供将充当伴随源的不同绝对源定义或伴随源定义的名称。伴随源将一直具有损耗伴随，因为伴随源将永远不存在于一个绝对源都没有的设计中。编码系统100（图1中）将确定，如果这个源检测到引用源上的某一数量的齿而在这个定义的引用源上没有检测到齿，则已出现编码轮系统故障。
伴随源定义的另一个参数字段是“损耗之前的齿”。这个参数字段定义在确定故障之前，在没有检测到这个伴随源定义中定义的编码轮的齿的情况下，在“损耗伴随的名称”参数字段中定义的编码轮检测的齿的数量。
最后，伴随源定义具有称为“针对损耗伴随验证相位”的参数字段。这个参数字段容许用户指示是否应该周期性检查这个源的相位。针对“损耗伴随的名称”参数字段中引用的损耗参考，引用相位。
数组定义层级的最终成分是绝对源定义和伴随源定义都引用的灵活编码图案定义。这个数组定义的主要目的在于，容许用户灵活地定制编码系统100（图1中）使用的任何编码轮的各种细微差别。
当产生灵活编码源定义时，用户需要创建特定定义的名称，使得绝对源定义和伴随源定义可以引用这个特定的灵活编码源定义。
另外，灵活编码源定义需要精确地定义编码轮的物理齿的结构。为了实现这个目的，每个齿被命名并且被赋予LogicalDeg节点值。按照惯例，名称是以0开始并且随着每个额外的齿而递增的数。LogicalDeg定义关于编码轮相对于零齿的角度。因此，当用户提供名称和LogicalDeg时，每个齿将具有相对于零齿的位置和名称。
灵活编码图案定义还需要提供键信息。如之前所讨论的，键是比率或一系列比率，当被编码系统100（图1中）检测到时，所述比率提供编码轮的旋转位置。键是齿周期型或脉冲宽度型。齿周期型根据相邻齿周期构建比率。而脉冲宽度型根据齿周期和齿宽度构建比率。
键本身是由一系列键值构成的。每个键值具有齿和比率节点。因此，具有键值的每个齿或者有齿周期比率或者有脉冲宽度比率，并且它被之前给出的特定齿的数字名称引用。对于绝对源定义和伴随源定义，这个键定义结构都是相同的，并且这个键定义结构应用于所有的键，包括无论键是标准特有的、标准半特有的、反向旋转的还是信号反转的。
灵活编码图案定义的另一个属性是TeethBeforeAbsentKeyFault。这个属性容许用户定义在发布故障之前在没有检测到标准键的情况下可以检测到多少编码齿。因此，在编码系统100（图1中）检测到标准键时，它开始对它检测到的后续齿的数量进行计数。如果检测到的键的数量大于TeethBeforeAbsentKeyFault，则将针对编码轮失效，发布故障。
理论上，比率匹配是精确匹配。然而，发动机速度不是恒定的。作为正常操作的一部分，发动机速度增大和减小，并且即使当平均速度恒定时，在发动机每转期间，发动机速度也瞬时变化。因此，需要为每个键提供公差，以补偿变化的发动机速度将引入的比率计算中的变化。灵活编码图案定义的这个属性被称为DefaultKeyTolerance。这样容许用户定义小测量公差，使得系统更容易检测特定键。本质上，DefaultKeyTolerance定义被加到理想比率以限定上限并且被从理想比率减去以限定下限的值。这样产生编码系统将容许特定比率适应并且仍然被分类为特定齿比率测量值的窗口。另外，如果用户没有改变DefaultKeyTolerance，则将DefaultKeyTolerance设置成默认值。然后，用户能够在系统操作之前或者甚至在系统操作期间改变这个默认值，以容许在某些情形下公差更大。用户可能想要改变公差的某一情形将出现在期望更大的曲柄轴加速度的曲柄摇动过程中，接着，一旦发动机运转并且加速度不那么极端，就减小公差。
灵活编码图案定义还包括关于半循环属性的信息。当编码源用于半循环信息时，应该将这个属性输入定义中。三种特定类型的半循环编码是可能的。这三种类型是键状态、键销（key pin）和键窗口。
当灵活编码图案定义使用标准特有键时，使用键状态型。这是因为，标准特有键能够自身提供编码旋转位置，而不用伴随源的辅助。
键销型用于定义代表半循环位置的传感器的状态。将使用这种属性的编码轮的例子是半月编码轮。半月编码轮具有占去编码轮一半的单个齿，使得传感器将指示一个齿达半个循环。利用这个半月编码轮的编码系统将进入键销型，以确定传感器检测其中传感器没有检测到齿的半循环的齿的半循环是否是半循环位置。
当没有针对正确的半循环确定提供灵活编码图案定义时，使用键窗口型。这种特定类型的半循环属性通过检测键来确定半循环信息，并且如果键落入键窗口型定义的窗口内，则发动机当前处于特定的半循环。如果检测到键处于定义窗口之外，则编码系统确定发动机处于另一半循环。
图8示出描述编码轮802的数据结构800的具体实施例。以上描述的参数字段条目中的一些被包含在数据结构的这个具体实施例中，而其它的则没有。因此，根据特定编码轮应用，对应的数据结构将变成包括比图8中表达的多或少的字段。
编码轮802是在凸轮角域内表达的36-2曲柄编码轮，因为存在三十六个齿的两个块，每个块中最后两个齿804、806缺失并且与单齿凸轮编码轮816对齐。示出键808，键808包含两个缺失齿，齿的第一块中的齿0和齿的第二块中的31、32和33。
数据结构800由相关联并且关于主块定义810、编码定义816、键定义818和特有键值数组820的四个主块组成。
主块定义810包含两个子块812、814，子块812、814均定义一组与编码轮802相隔相同间隔的齿。子块812定义在缺失齿区域804、806之后出现的第一齿807、809。而子块814定义所有其它的齿。
TeethInBlock段是这个特定块中（在子块812中）的齿的总和，这只有单个齿，而在子块814中是33个齿。TeethInBlock容许以相对少量的数据描述许多组类似的相邻齿。这对于在具有有限资源的嵌入式系统中实现是理想的。
Block1stTooth段在与TeethInBlock段组合时提供用于检测是否由特定块定义给定齿的机制。对于子块812，这个值是0，因为这是子块定义812的开始。因为子块的TeethInBlock是1，所以编码系统100（图1中）接着得知块只有一个齿长。对于子块814，这个值是1，因为子块814的第一个齿是齿1811，并且TeethInBlock条目是33。因此，编码系统100得知从1至33的每个齿是子块814的一部分。
编码定义数组816包含字段pBlockDefnArr和NumBlocks。NumBlocks指示数据结构的块定义810段中的块的数量。在图8中，这个等于两个块，如上所述。pBlockDefnArr字段指向块定义810段中的信息。
编码定义数组816还包含字段NumKeys和pKeyDefnArr。NumKeys包含每个定义块的键数量，因为我们在图8中的36个齿中定义块，所以只存在一个键。pKeyDefnArr字段指向键定义数组818。
键定义数组818描述键定义的数组，这些键定义包括如所引用的键对应什么齿位置和键定义使用的键比率键值的数量的信息。在图8中，所引用的键位置对应于齿1并且总共有四个构成键的键值。
另外，键定义块818包含指向特有键值数组820的指针pRatioKeyArr。特有键值数组820包含使用等式（1）计算出的每个键的比率值。对于图8中示出的实施例，键比率为1、1、3和0.33。这些比率是用于确定图1中的图案匹配块中的匹配的键值。
所有参考文献，包括本文引用的公开、专利申请和专利特此以引用方式并入，达到如同每个参考文献被单独且特定地指示从而以引用方式并入并且其全部内容在本文中阐述的程度。
描述本发明的上下文中（尤其是在下面权利要求书的上下文中）对术语“一”、“一个”和“所述”及类似表述将被理解为覆盖单数和复数，除非本文中另外指出或者通过上下文清楚地反驳。术语“包括”、“具有”、“包含”和“含有”将被理解成开放式术语（即，意味着“包括，但不限于”），除非另外指明。本文中对值范围的详述只是旨在用作单独参照落入该范围内的每个单独值的简化方法，除非本文中另外指明，并且每个单独的值被并入说明书中，如同它在本文中被单独详述一样。本文描述的所有方法可以按任何合适的次序执行，除非本文中另外指出或者通过上下文以其它方式清楚地反驳。本文提供的任何和所有例子或示例性语言（例如，“如”）的使用只是旨在更好地阐释本发明并且没有对本发明的范围进行限制，除非另外要求。说明书中的没有语言应该被理解为指示任何没有要求保护的元件是实践本发明所必须的。
本文描述了本发明的优选实施例，包括本发明知道的用于执行本发明的最佳模式。对于阅读了以上描述的本领域的普通技术人员，这些优选实施例的变形形式可能变得显而易见。本发明的发明人期望技术人员合适地采用这类变形形式，并且本发明的发明人旨在以与本文具体描述不同的方式实践本发明。因此，本发明包括如可应用法律所允许的所附权利要求书中阐释的主题的所有更改形式和等同物。此外，所有可能变形形式中的上述元件的任何组合被本发明涵盖，除非本文中另外指出或者通过上下文以其它方式清楚地反驳。

Claims (43)

1.一种确定编码轮的角位置的装置，所述装置包括：
第一传感器，用于检测来自第一编码轮的第一图案；
存储器，用于存储第一编码轮图案数据，其中，所述第一编码轮图案数据用数据描述所述第一图案；
控制单元，包括与所述第一传感器通信耦接的图案匹配块并且将所述第一图案与所述第一编码轮图案数据进行比较。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制单元还包括置于所述第一传感器和所述图案匹配块之间的信号调节电路，其中所述信号调节电路将所述第一图案转换成数字脉冲流。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述图案匹配块将所述第一编码轮图案数据与所述数字脉冲流进行比较。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一图案包含至少一个编码键，并且所述第一编码轮图案数据定义与所述编码键对应的数据键。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述控制单元还包括位置追踪器块，所述位置追踪器块将由所述图案匹配块找到的所述编码键和所述数据键之间的匹配转换成所述第一编码轮的角位置。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一编码轮图案数据选自预定的编码轮数据的库。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，按照编码轮数据结构定义所述第一编码轮图案数据。
8.根据权利要求1所述的装置，还包括第二传感器，所述第二传感器用于检测来自第二编码轮的第二图案，其中，来自所述第二编码轮的所述第二图案与来自所述第一编码轮的所述第一图案相关。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述存储器存储第二编码轮图案数据，所述第二编码轮图案数据用数据描述所述第二图案。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述第一编码轮图案数据和所述第二编码轮图案数据选自预定的编码轮数据的库。
11.根据权利要求9所述的装置，其中，按照编码轮数据结构定义所述第一编码轮图案数据和所述第二编码轮图案数据。
12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一编码轮是与发动机相关的曲柄轴编码轮。
13.根据权利要求8所述的装置，其中，所述第二编码轮是与发动机相关的凸轮轴编码轮。
14.根据权利要求8所述的装置，其中，所述第二编码轮是所述第一编码轮的同步伴随。
15.一种确定编码轮的角位置的方法，所述方法包括以下步骤：
选择第一编码轮图案数据，其中，所述第一编码轮图案数据包含第一编码轮数据键；
感测来自第一编码轮的第一图案，其中，所述第一图案包含与所述第一编码轮数据键对应的第一编码键；
将所述第一图案与所述第一编码轮图案数据进行比较；
计算当所述第一编码轮数据键与所述第一图案的所述第一编码键匹配时所述第一编码轮的角位置。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第一编码轮图案数据选自编码轮图案数据的库。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，按照编码轮数据结构定义所述第一编码轮图案数据。
18.根据权利要求15所述的方法，还包括以下步骤：
选择包含第二编码轮数据键的第二编码轮图案数据；
感测来自第二编码轮的第二图案，其中，所述第二图案包含与所述第二编码轮数据键对应的第二编码键；
将所述第二图案与所述第一编码轮图案数据进行比较；
计算当所述第二编码轮数据键与所述第二图案的所述第二编码键匹配时所述第二编码轮的角位置。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，计算所述第一编码轮的角位置的步骤还基于所述第二编码轮的角位置。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述第一编码轮图案数据和所述第二编码轮图案数据选自编码轮图案数据的库。
21.根据权利要求18所述的方法，其中，按照编码轮数据结构定义所述第一编码轮图案数据和所述第二编码轮图案数据。
22.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第一编码轮是与发动机相关的曲柄轴编码轮。
23.根据权利要求18所述的方法，其中，所述第二编码轮是与发动机相关的凸轮轴编码轮。
24.根据权利要求18所述的方法，其中，所述第二编码轮是与所述第一编码轮相关的同步伴随。
25.一种用于定义用在发动机控制系统中的编码轮系统的数据结构，所述数据结构包括：
编码系统定义数组，所述编码系统定义数组定义发动机的编码轮系统；
绝对源编码轮定义数组，所述绝对源编码轮定义数组定义所述发动机的绝对源编码轮；
绝对源编码图案定义数组，所述绝对源编码图案定义数组定义所述绝对源编码轮的绝对源齿结构。
26.根据权利要求25所述的数据结构，还包括伴随源编码轮定义数组，所述伴随源编码轮定义数组定义所述发动机的伴随源编码轮。
27.根据权利要求26所述的数据结构，还包括伴随源编码图案定义数组，所述伴随源编码图案定义数组定义所述伴随源编码轮的伴随源齿结构。
28.根据权利要求25所述的数据结构，其中，所述编码系统定义数组定义所述发动机的一个完整循环期间的曲柄角的度数。
29.根据权利要求28所述的数据结构，其中，所述编码系统定义数组定义所述发动机的汽缸的数量。
30.根据权利要求25所述的数据结构，其中，所述绝对源编码轮定义数组定义在所述发动机的一个完整循环期间所述绝对编码源转了多少圈。
31.根据权利要求25所述的数据结构，其中，所述绝对源编码图案定义数组的绝对源齿结构包括所述绝对源编码轮的每个齿的绝对源齿名称。
32.根据权利要求31所述的数据结构，其中，所述绝对源编码图案定义数组的绝对源齿结构包括每个齿在绝对源编码轮上的角位置。
33.根据权利要求32所述的数据结构，其中，所述绝对源编码图案定义数组的所述绝对源齿结构包括通过比较所述绝对源编码轮的每个相邻齿的位置而形成的比率序列。
34.根据权利要求33所述的数据结构，其中，所述比率序列形成所述绝对源编码轮的键。
35.根据权利要求32所述的数据结构，其中，所述绝对源编码图案定义数组的绝对源齿结构包括通过检测所述绝对编码轮的每个相邻齿的下降沿或上升沿而形成的脉冲序列。
36.根据权利要求27所述的数据结构，其中，所述伴随源编码图案定义数组的伴随源齿结构包括所述伴随源编码轮的每个齿的伴随源齿名称。
37.根据权利要求36所述的数据结构，其中，所述伴随源编码图案定义数组的伴随源齿结构包括每个齿在伴随源编码轮上的角位置。
38.根据权利要求37所述的数据结构，其中，所述伴随源编码图案定义数组的伴随源齿结构包括通过比较所述伴随源编码轮的每个相邻齿的位置而形成的比率序列。
39.根据权利要求38所述的数据结构，其中，所述比率序列形成所述伴随源编码轮的键。
40.根据权利要求37所述的数据结构，其中，所述伴随源编码图案定义数组的伴随源齿结构包括通过检测所述伴随编码轮的每个相邻齿的下降沿或上升沿而形成的脉冲序列。
41.一种用于定义用在发动机控制系统中的编码轮的数据结构，所述数据结构包括：
编码定义数组，其中，所述编码定义数组定义编码轮的至少一个块定义数组和所述编码轮的至少一个键定义数组。
42.根据权利要求41所述的数据结构，其中，所述块定义数组包括所述编码轮的齿块中的编码轮齿的数量和第一个齿在齿块中的位置。
43.根据权利要求41所述的数据结构，其中，所述键定义数组包括形成所述编码轮的键的所述编码轮的相邻齿之间的距离的至少一个比率。
CN201210538819.4A 2011-12-13 2012-12-13 灵活曲柄角位置感测 Active CN103161598B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/324,008 2011-12-13
US13/324,008 US9297321B2 (en) 2011-12-13 2011-12-13 Flexible crank angle position sensing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103161598A true CN103161598A (zh) 2013-06-19
CN103161598B CN103161598B (zh) 2018-04-20

Family

ID=48464839

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210538819.4A Active CN103161598B (zh) 2011-12-13 2012-12-13 灵活曲柄角位置感测

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9297321B2 (zh)
CN (1) CN103161598B (zh)
DE (1) DE102012112219A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104863732A (zh) * 2014-02-25 2015-08-26 英飞凌科技股份有限公司 切换设备、切换系统和切换方法

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011078717A1 (de) * 2011-07-06 2013-01-10 Continental Teves Ag & Co. Ohg Einrichtung zur Messung von Winkel und Winkelgeschwindigkeit oder Weg und Geschwindigkeit
US20140101948A1 (en) * 2012-10-12 2014-04-17 E Measuring Device Limited Garment Measurement and Reporting System
CN205664807U (zh) * 2016-06-06 2016-10-26 京东方科技集团股份有限公司 一种间隙检测装置
SE541683C2 (en) * 2016-12-19 2019-11-26 Scania Cv Ab Cylinder Detection in a Four-stroke Internal Combustion Engine
DE102019210849A1 (de) * 2018-07-30 2020-01-30 Bosch Limited Eine motorsteuerungseinheit (ecu) und verfahren zum anpassen der ecu an impulsgeberradunregelmässigkeiten
FR3086696B1 (fr) * 2018-09-27 2021-04-16 Continental Automotive France Procede de synchronisation robuste au calage du moteur
FR3086695B1 (fr) * 2018-09-27 2021-04-16 Continental Automotive France Procede de synchronisation robuste a la rotation inverse
US11199426B2 (en) * 2019-02-08 2021-12-14 Honda Motor Co., Ltd. Systems and methods for crankshaft tooth encoding
US11131567B2 (en) 2019-02-08 2021-09-28 Honda Motor Co., Ltd. Systems and methods for error detection in crankshaft tooth encoding
US11162444B2 (en) * 2019-02-08 2021-11-02 Honda Motor Co., Ltd. Systems and methods for a crank sensor having multiple sensors and a magnetic element
US11181016B2 (en) 2019-02-08 2021-11-23 Honda Motor Co., Ltd. Systems and methods for a crank sensor having multiple sensors and a magnetic element
FR3114400A1 (fr) * 2020-09-24 2022-03-25 Vitesco Technologies Détermination de la position angulaire au moyen d’un capteur arbre à cames X+1 dents
US11959820B2 (en) 2021-03-17 2024-04-16 Honda Motor Co., Ltd. Pulser plate balancing
JP7250067B2 (ja) * 2021-06-09 2023-03-31 三菱電機株式会社 内燃機関の制御装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01100350A (ja) * 1987-10-12 1989-04-18 Fuji Heavy Ind Ltd 内燃機関の基準信号検出装置
JPH06159128A (ja) * 1992-11-25 1994-06-07 Mitsubishi Electric Corp 内燃機関の点火時期制御装置
JP2003322035A (ja) * 2002-05-02 2003-11-14 Mitsubishi Electric Corp 内燃機関のバルブタイミング制御装置
CN1961319A (zh) * 2004-03-29 2007-05-09 西南研究会 可应用于任意模式的凸轮和曲轴信号的发动机曲轴位置识别和跟踪方法
US20080245142A1 (en) * 2007-04-09 2008-10-09 Bg Soflex Llc. Engine position tracking for internal combustion engines

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5222022A (en) 1986-12-01 1993-06-22 Woodward Governor Company Method and apparatus for iterated determinations of sensed speed and speed governing
TW558609B (en) 2001-10-19 2003-10-21 Yamaha Motor Co Ltd Engine crank angle detecting device
JP3794487B2 (ja) 2002-11-13 2006-07-05 三菱電機株式会社 クランク角検出装置
TWI312831B (en) 2005-08-05 2009-08-01 Keihin Corporatio Crank angle detecting apparatus and reference angular position detection method for internal combustion engine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01100350A (ja) * 1987-10-12 1989-04-18 Fuji Heavy Ind Ltd 内燃機関の基準信号検出装置
JPH06159128A (ja) * 1992-11-25 1994-06-07 Mitsubishi Electric Corp 内燃機関の点火時期制御装置
JP2003322035A (ja) * 2002-05-02 2003-11-14 Mitsubishi Electric Corp 内燃機関のバルブタイミング制御装置
CN1961319A (zh) * 2004-03-29 2007-05-09 西南研究会 可应用于任意模式的凸轮和曲轴信号的发动机曲轴位置识别和跟踪方法
US20080245142A1 (en) * 2007-04-09 2008-10-09 Bg Soflex Llc. Engine position tracking for internal combustion engines

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104863732A (zh) * 2014-02-25 2015-08-26 英飞凌科技股份有限公司 切换设备、切换系统和切换方法
US10102992B2 (en) 2014-02-25 2018-10-16 Infineon Technologies Ag Switching apparatus, switching system and switching method

Also Published As

Publication number Publication date
US9297321B2 (en) 2016-03-29
DE102012112219A1 (de) 2013-06-13
US20130151194A1 (en) 2013-06-13
CN103161598B (zh) 2018-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103161598A (zh) 灵活曲柄角位置感测
US20130096872A1 (en) Circuit arrangement and method for evaluating signals of a crankshaft sensor and of a camshaft sensor of an internal combustion engine
US20090217744A1 (en) Method of transmitting information relating to the operation of an internal combustion engine
CN105736157B (zh) 电控柴油发动机凸轮轴信号处理和快速确定相位的方法
CN104969507B (zh) 用于串行数据传输的抖动电路
KR20140120863A (ko) 내연기관의 시동을 가속하기 위한 크랭크 샤프트의 각도 위치 추정 방법
CN102893132B (zh) 用于处理代表发动机的轴的角位置的信号的设备和方法
CN107532530B (zh) 用于处理由旋转目标的旋转传感器所产生的信号的方法和装置
CN101005374B (zh) 无线电链路和操作它的方法
US9658082B2 (en) Method of determining the instantaneous angular position of a crankshaft target optimized for starting the engine
CN101175225A (zh) 数字视频数据测试系统及半导体器件
CN102983932A (zh) 一种对敌我识别询问机的电子干扰方法
CN108020254A (zh) 信号协议故障检测系统和方法
US20040010363A1 (en) Cylinder indentification apparatus for VVT controlled internal combustion engine
CN103630177A (zh) 配置光电式字轮的计量装置的数据采集和编码测试方法
KR100335927B1 (ko) 크랭크 각도 신호 처리장치 및 그 처리 방법
US5311123A (en) Method of measuring the instantaneous shaft velocity of a rotary machine
HU221775B1 (hu) Elektronikus motoridőzítő rendszer és eljárás
CN110778434B (zh) 柴油发动机单凸轮轴模式下喷油角度的确定方法及装置
CN105257420B (zh) 基于相位判断的跛行回家功能实现方法
CN107276463A (zh) 一种四相开关磁阻电机的转子位置检测装置
CA2992940C (en) Method for data acquisition
CN104569493B (zh) 齿距误差测试系统
KR20180125901A (ko) 디지털 네트워크를 통한 기계적 엘리먼트에 대한 회전 데이터의 생성 및/또는 인코딩
CN108121878A (zh) 自动编码震源信号的脉冲神经网络模型

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant