CN1208467A - 凸轮轴旋转传感组件 - Google Patents

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Abstract

一种用于探测汽车内燃机的一个带有多个齿的凸轮轴的旋转的凸轮轴旋转传感组件含有:一个凸轮轴传感器(12),用于通过当各个齿在转动中经过它时探测每一个齿来探测凸轮轴的旋转和产生凸轮轴传感器输出;一个连接在凸轮轴传感器(12)上工作的减法装置(14),该减法装置(14)每当凸轮轴传感器(12)探测到一个经过它的齿时都将进行一次减法计数;以及一个连接在减法装置(14)上工作的信号发生器(18),其中信号发生器(18)产生一个表明减法装置已减到一个预定值的信号。

Description

凸轮轴旋转传感组件
本发明一般地涉及一种旋转传感组件，较具体地涉及一种针对汽车内燃机凸轮轴的旋转传感组件。
随着汽车内燃机先进性的提高，对它的控制也必须跟着进步。为了对内燃机进行最大程度的控制，需要得知汽车各个部件，即凸轮轴、活塞、曲轴等等的位置、取向、和转数。
大多数内燃机采用覆盖了两(2)轮内燃机旋转的四(4)冲程循环。由于要求较先进的标准，需要在整个旋转循环中取得完全的同步，而不仅是对内燃机旋转的同步。目前，对此只有一种依赖于软件的固定的实现。较具体地说，如果采用一种不同的传感器或传感器类型，则必须改变硬件和软件。
这样，本发明将针对一种凸轮轴旋转传感组件，它用来探测汽车内燃机的一个至少带有一个齿的凸轮轴的旋转。该凸轮轴旋转传感组件含有一个凸轮轴传感器，它通过探测在旋转过程中每一个经过它的齿来探测凸轮轴的旋转。凸轮轴传感器产生凸轮轴传感器输出。该凸轮轴传感器组件还含有一个与凸轮轴传感器连在一起工作的减法装置。每当凸轮轴传感器探测到有一个齿经过它时，该减法装置将进行一次减法计数。该凸轮轴旋转传感组件还含有一个与减法装置连在一起工作的信号发生器。该信号发生器产生一个指明减法装置已减到一个预定值的信号。
本发明的一个优点是能够确定凸轮轴正处于哪一轮旋转中。本发明的另一个优点是，它能根据多个输入来确定凸轮轴正处于哪一轮旋转，这样即使当某一个传感器失灵时也能使内燃机继续工作。本发明的又一个优点是能够对多种传感器类型使用同样的硬件，而不需要改变硬件或软件。再有一个优点是能够不使用传感器和控制各个输入。旋转信息被保持在内部，不需要凸轮轴传感器。
下面将通过例子参考附图来进一步说明本发明，在附图中：
图1是根据本发明的凸轮轴旋转传感组件的一个实施例的原理方框图；
图2是图1凸轮轴旋转传感组件的减法装置输出的时间图形；
图3是根据本发明的凸轮轴旋转传感组件的另一实施例的输出时间图形。
在图1中，根据本发明一个实施例的凸轮轴旋转传感组件总的由10表示。该凸轮轴旋转传感组件10能探测汽车内燃机(未示出)的凸轮轴(也未示出)的旋转。应该看到，该凸轮轴带有多个齿或一个本技术领域所熟知的类似标记。
该凸轮轴旋转传感组件含有一个凸轮轴传感器12。该凸轮轴传感器12通过探测每个经过它的齿12来探测凸轮轴的旋转。虽然对凸轮轴可以使用任何类型的传感器，但在本凸轮轴旋转传感组件的一个实施例中，使用的凸轮轴传感器12是一个变磁阻传感器，其中每一个齿以阻断由凸轮轴传感器12所产生的磁场磁通线来表明该齿正经过传感器。应该指出，虽然这里没有示出和说明，但可以采用另外的凸轮轴传感器来取代凸轮传感器12或作为附加传感器。
凸轮轴传感器12的输出是一个减法装置14的输入。减法装置14连接在凸轮轴传感器12上工作。每当凸轮轴传感器12探测到有一个齿经过它时，减法装置14都将进行一次减法计数。在一个实施例中减法装置的一次减法计数是减去一个单位值(1)。
凸轮轴旋转传感组件10还含有一个输入端口16，用于接收独立于凸轮轴传感器12输出的输入。在一个实施例中，第二输入端口16所接收的输入信号是由内燃机跟踪设计中的另一部分所产生的转动信号。
凸轮轴旋转传感组件10还含有一个信号发生器18。该信号发生器18连接在减法装置14上工作。信号发生器18产生一个表明减法装置14已减到一个预定值的信号。在一个实施例中，该预定值为零(0)。因为信号发生器18有可能接收来自多于一个信号源的信号，所以信号发生器18含有一个能输出至少两个输出信号的多路转接器20。在图1所示的实施例中，多路转接器20是一个16对2的多路转接器。多路转接器20在其第一输出端口24处输出一个同步输入(SI)信号22(最好见图2和3)。转接器20还从其第二输出端口28输出一个基于由凸轮轴导出的角基准(CAR)26的有限分辨率的支持信号(最好见图2和3)。根据图1所示的各个输入，多路转接器20能够从8种不同的同步模式中选择一种以匹配传感器信号的类型，得到表明凸轮轴旋转的一致的内部信号。
较具体地说，8种可能同步模式中的第一个和最后一个输入是拒绝输入，并且由于第一和第八模式的输入端口30与0V相连，所以这两个输入总为零。这种输入在控制逻辑(未示出)被编程得要拒绝从任何传感器接收输入时使用。这一情况可能发生在起动阶段，或者在判定了某一传感器工作不正常时。这些情况并未包括所有情况，因为还可能有其他希望拒绝从某一特定传感器接收输入的情况。连在第二模式上的输入端口32也是一个拒绝端口，由于它连接在一个恒定电压源Vdd上，它总是逻辑1或高输入。如上所述，当判定为了保持内燃机的功能需要拒绝各传感器的输入时，将使用该第二种模式。第三输入端口34连接在凸轮轴传感器12上，在另一个实施例中它是一个霍尔效应型传感器。因此，仅当凸轮轴传感器12探测到第一轮旋转时输入端口34才是高电平。第四输入端口36通过一个“非”门38连接在凸轮轴传感器12上。第三和第四输入端口34和36的直接连接(不计“非”门38)使得一个不必过于限定其输出要求的传感器得以直接向多路转接器20输入。因此可以把一个分开的和不同的第三传感器(未示出)连接到第三和第四输入端口34和36上。不过，在图1所示的实施例中，第四输入端口36处的高输入表明凸轮轴处于第二轮的旋转中。第五输入端口40接收减法装置14的输出，其中第五输入端口40处的较多的脉冲表示着第一轮旋转。第六输入端口42也接收来自减法装置14的信号。在该第六输入端口42处，接收到大数目的脉冲表示第二轮的旋转。第七输入端口44直接连接在第二输入端口16和一个逻辑低或零电平上。这使得电路一旦被起动时就可进行凸轮轴的内部跟踪。多路转接器20还含有同步模式输入端口46。
向第五和第六输入端口40、42提供输入的减法装置14从凸轮轴传感器12和第二输入端口16所接收到的信号接收输入。减法装置14含有一个存储装置48，它用来存储一个模数，即一个大于上述预定值的数。减法装置14还含有一个减法器50，它从该模数开始进行减法计数，直到达到预定值。减法器50的输出是多路转接器20的第五输入端口40的直接输入。减法器50的输出还通过一个第二“非”门54连接到一个双稳触发器52上。在一个实施例中，该双稳触发器52是一个负边缘触发T双稳触发器。双稳触发器52的输出同时是多路转接器20的第五和第六输入端口40、42的输入。减法器50的输出还通过“非”门54作为门58的输入，构成一个反馈环56。一旦减法器50达到零，门58将接通，使得减法器50停止继续进行操作的减法计数部分。减法装置14还含有一个边缘探测器60，它从第二输入端口16接收输入，并向一个第二门62提供输出。边缘探测器60使第二门62允许存储在存储器48内的模数下载给减法器50。
参见图2，图中示出一个代表传感器输出的时间图。较具体地说，凸轮轴传感器12具有由65所代表的输出。该输出是多个脉冲(step)，每个脉冲都表示齿在转动中经过凸轮轴传感器12。在图2中，模数等于一(1)，变磁阻传感器即凸轮轴传感器12的输出信号在66处产生一个大于零(0)的部分或脉冲。当VRS(变磁阻传感器)信号65在66处大于零时，减法器50将从一(1)减去一(1)，在68处变为零(0)。观察两条点划线70和72之间的VRS信号65可见，VRS信号65不上升到超过零，因此减法器50不减至零。当减法器50减至零时，SI(同步输入)信号22从逻辑低变为逻辑高。SI信号22和CAR信号(角基准信号)26的差别是，当第二输入端口16接收到一个表示新一轮旋转开始的信号时将被边缘探测器60探测到，进而减法器50将被重新安装进模数(本实施例中为一(1))，使SI信号22返回到逻辑低。CAR信号26与SI信号22不同，它不返回到逻辑低。
参见图3，其中的模数等于三(3)，与图2的例子相似，图中示出，当减法器50把模数减小到零时SI信号从逻辑低变为逻辑高。当边缘探测器60从第二输入端口16探测到新一轮旋转开始，从而减法器50被存储器48重新安装进模数(该例中为三)时，SI信号2将返回到逻辑低。此外，CRA信号26也与图2的例子相似，在减法器50被重新安装时不返回逻辑低。在这两个例子中，CAR信号26都将在减法器50把模数减小到零即一个实施例中的上述预定值时才返回到逻辑低。

Claims (10)

1、一种用于探测汽车内燃机的一个带有多个齿的凸轮轴的旋转的凸轮轴旋转传感组件，上述凸轮轴旋转传感组件包括：
一个凸轮轴传感器(12)，用于通过当各个齿在转动中经过它时探测出每个齿来探测凸轮轴的旋转和产生凸轮轴输出；
一个减法装置(14)，它连接在上述凸轮轴传感器(12)上工作，上述减法装置每当上述凸轮轴传感器探测到一个经过它的齿时都进行一次减法计数；
至少一个拒绝端口(30,32)，用于接收一个拒绝信号以在上述凸轮轴传感器不正常工作时拒绝凸轮轴输出；以及
一个信号发生器(18)，它连接在上述减法装置上工作，上述信号发生器(18)产生一个表明上述减法装置已减到一个预定值的信号。
2、根据权利要求1的凸轮轴旋转传感组件，其中上述信号发生器含有一个多路转接器。
3、根据权利要求1或2的凸轮轴旋转传感组件，其中上述减法装置含有一个存储装置，用于存储一个大于上述预定值的模数。
4、根据权利要求1至3中任一项的凸轮轴旋转传感组件，其中上述减法装置含有一个减法器，用于从上述模数开始进行减法计数。
5、根据权利要求4的凸轮轴旋转传感组件，其中上述减法装置含有一个双稳触发器，它连接在上述减法器的一个输出端和上述信号发生器的一个输入端之间工作。
6、根据权利要求1的凸轮轴旋转传感组件，它含有一个输入端口，用来接收独立于上述凸轮轴输出的输入信号。
7、根据权利要求4的凸轮轴旋转传感组件，其中上述减法装置含有一个边缘探测器，它连接在上述第二输入端口和上述减法器之间工作。
8、根据权利要求7的凸轮轴旋转传感组件，其中上述减法装置含有一个电连接在上述存储装置、上述边缘探测器和上述减法器之间的门。
9、根据权利要求2的凸轮轴旋转传感组件，其中上述多路转接器至少含有两个输出端。
10、一种用于探测汽车内燃机的一个其周边带有多个齿的凸轮轴的旋转的凸轮轴的旋转凸轮轴旋转传感组件，上述凸轮轴旋转传感组件包括：
一个凸轮轴传感器，用于通过当各个齿在转动中经过它时探测出每个齿来探测凸轮轴的旋转和产生凸轮轴输出；
一个减法装置，它有连接在上述凸轮轴传感器上工作的第一和第二输入端口，上述减法装置每当上述凸轮轴传感器探测到一个经过它的齿时都进行一次减法计数；以及
一个信号发生器，它含有一个连接在上述减法装置上工作的多路转接器，上述信号发生器产生一个表明上述减法装置已减到一个预定值的信号，上述多路转接器至少产生两个输出信号。
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