CN204831170U - 凸轮轴旋转传感器 - Google Patents

凸轮轴旋转传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN204831170U
CN204831170U CN201520159646.4U CN201520159646U CN204831170U CN 204831170 U CN204831170 U CN 204831170U CN 201520159646 U CN201520159646 U CN 201520159646U CN 204831170 U CN204831170 U CN 204831170U
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
sensor device
camshaft
pulse
operator scheme
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.)
Active
Application number
CN201520159646.4U
Other languages
English (en)
Inventor
D.哈默施密特
P.斯拉马
T.维尔特
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.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
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 Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Application granted granted Critical
Publication of CN204831170U publication Critical patent/CN204831170U/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING 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
    • G01D5/00Mechanical 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
    • G01D5/12Mechanical 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
    • G01D5/244Mechanical 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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING 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
    • G01D5/00Mechanical 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
    • G01D5/12Mechanical 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
    • G01D5/14Mechanical 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 the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142Mechanical 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 the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145Mechanical 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 the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING 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
    • G01D18/00Testing or calibrating apparatus or arrangements provided for in groups G01D1/00 - G01D15/00
    • G01D18/001Calibrating encoders
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING 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
    • G01D5/00Mechanical 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
    • G01D5/12Mechanical 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
    • G01D5/244Mechanical 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
    • G01D5/246Mechanical 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 by varying the duration of individual pulses
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING 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
    • G01D5/00Mechanical 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
    • G01D5/12Mechanical 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
    • G01D5/244Mechanical 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
    • G01D5/249Mechanical 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 pulse code

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

本实用新型涉及凸轮轴旋转传感器。一种传感器设备被提供有被置于磁体的磁场中的磁场敏感元件。该磁体被置于引擎的凸轮轴的端面上。该磁场敏感元件被配置为感测0°与360°之间范围内的磁场定向角。进一步地,该传感器设备被提供有存储器。所述存储器存储脉冲沿到定向角的映射。进一步地,传感器设备被提供有电子电路。该电子电路被配置为根据所感测的定向角和所存储的脉冲沿到定向角的映射来生成包括具有上升和下降脉冲沿的脉冲模式的信号,该上升和下降脉冲沿被映射到由该磁场敏感元件感测的预定义定向角。

Description

凸轮轴旋转传感器
技术领域
本申请涉及传感器设备和感测引擎中的凸轮轴旋转的方法。
背景技术
在引擎(例如,如在汽车领域中使用的内燃机)的领域中,凸轮轴的旋转可以被感测并且被用于控制将燃料注入到引擎的燃烧室中。例如,凸轮轴的当前旋转角度可以被用于设定空气燃料混合物的注入时机、注入的持续时间、或者用于对燃料进行注入的阀门的打开和闭合角度。
感测凸轮轴旋转的已知方式是将铁磁齿轮放置在凸轮轴上并使用霍尔(Hall)传感器来检测齿轮的齿的通过。这样的霍尔传感器的输出对应于脉冲模式,其中脉冲的频率按照旋转的速度来变化。通过为齿轮的不同齿给出相对于该齿轮的其他齿有区别的尺寸,在凸轮轴的单次旋转的过程中在不同的角位置之间进行区分也变得可能。
然而,使用这样的齿轮来对当前旋转角度进行评估需要凸轮轴实际上正在旋转。进一步地,可能需要复杂的算法以用于精确地从所感测的脉冲模式估计当前旋转角度。同样,可实现的精度可能会显著地取决于齿轮的制造精度。
相应地,存在对以下技术的需要:其允许以高效和精确的方式来感测引擎的凸轮轴的旋转。
实用新型内容
按照实施例,传感器设备被提供有磁场敏感元件,其将被置于磁体的磁场中。该磁体被置于引擎的凸轮轴的端面上。该磁场敏感元件被配置为感测在0°和360°之间范围内的磁场定向角。进一步地,该传感器设备被提供有存储器。该存储器存储脉冲沿到定向角的映射。进一步地,该传感器设备被提供有电子电路。该电子电路被配置为根据所感测的定向角和所存储的脉冲沿到定向角的映射来生成信号,该信号包括具有上升和下降脉冲沿的脉冲模式,该上升和下降脉冲沿被映射到由该磁场敏感元件所感测的预定义的定向角。
按照本实用新型另外的实施例,其他的设备、系统或者方法可以被提供。这样的实施例将根据以下详细描述连同附图而是显而易见的。
附图说明
图1示意性地图示出按照本实用新型实施例的传感器设备。
图2示出用于示意性地图示传感器设备的功能的方框图。
图3A示出在由传感器设备生成的信号中的示例性脉冲模式。
图3B示意性地图示出具有齿轮的基于齿轮的旋转传感器,该齿轮具有与图3A的脉冲模式相对应的轮廓。
图4示意性地图示出按照本实用新型的实施例的引擎控制系统。
图5示出用于示意性地图示出按照本实用新型实施例的方法的流程图。
具体实施方式
在下文中,将参考附图来详细描述各种实施例。应该注意的是,这些实施例仅仅充当示例,并且不被解读为是限制性的。例如,虽然实施例具有多个特征,但是其他的实施例可以包括更少的特征和/或替换的特征。此外,除非以其他方式具体指出,否则来自不同实施例的特征可以与彼此相组合。
在下文中图示出的实施例涉及对轴的旋转进行感测,特别是对引擎的凸轮轴进行感测。所图示的实施例覆盖对应的传感器设备、系统和方法。
在所图示的实施例中,利用了被置于磁体的磁场中的磁场敏感元件。该磁体被置于引擎的凸轮轴的端面上。该磁场敏感元件被配置为感测在0°和360°之间范围内的磁场定向角。例如,磁场敏感元件可以是基于磁阻效应的,诸如巨磁阻(GMR)效应、各向异性磁阻(AMR)效应或者霍尔(Hall)效应。磁场敏感元件的示例性实施方式可以是基于具有平面中的两个不同的最大灵敏度方向的两个GMR设备的,该平面与凸轮轴的端面平行并且与凸轮轴的纵向方向和旋转轴垂直。这样的磁场敏感元件可以允许对偶极磁体的磁场定向角进行精确的检测,该偶极磁体具有与凸轮轴的旋转轴垂直定向的磁化(magnetization)。特别地。这样的磁场敏感元件可以以像指南针一样的方式来使用,从而感测与凸轮轴一同旋转的磁体的磁场的定向。
进一步地,所图示的实施例利用所存储的脉冲沿到定向角的映射。在一些实施方式中,该映射可以是例如通过对存储器进行编程而可配置的。根据这种映射和由磁场敏感元件所感测的磁场的定向角,生成第一信号,其包括具有上升和下降脉冲沿的脉冲模式,该上升和下降脉冲沿被映射到由磁场敏感元件感测的预定义的定向角。该第一信号可以被用来仿真由基于不对称齿轮的传感器组件所生成的脉冲模式,从而实现与现有引擎控制器接口的兼容性。另外,所感测的角定向可以被用来生成第二信号,其表示在0°与360°之间的范围内的凸轮轴当前旋转角度。在后者的情况下,当前旋转角度可以由数字值、模拟值或者脉冲宽度调制值来表示。可以提供不同的操作模式以用于输出第一信号或者第二信号。例如,传感器设备可以被提供有传感器设备输出第一信号的第一操作模式和传感器设备输出第二信号而不是第一信号的第二操作模式。
在第一操作模式和第二操作模式之间切换可以按照引擎的操作状态来完成。例如,第二操作模式可以在引擎启动时被使用,例如,当凸轮轴仍是基本上静止时,其意味着第一信号还不是完全可用的。在给定数量的凸轮轴旋转之后或者如果达到了给定的旋转速度,传感器设备可以切换到第一操作模式。
在一些实施方式中,由磁场敏感元件感测的磁场的定向也可以被用作用于生成另外的信号的基础。例如,根据所感测的定向角,可以生成另外的信号,其表示凸轮轴的角速度。该角速度可以然后由数字值、模拟值或者脉冲宽度调制值来表示。
现在将参考附图进一步解释上文的实施例。
图1示意性地图示出按照实施例的传感器设备200。传感器设备200被配置为感测引擎的凸轮轴100的旋转。相应地,传感器设备200在下文中将被称为旋转传感器。
在图示的实施方式中,传感器设备200包括磁场敏感元件210和磁体220,该磁场敏感元件210在下文中也将被称为传感器元件。如图示的,磁体220可以是安装在凸轮轴100的端面上的圆盘形偶极磁体。磁体220的磁化(从南极“S”到北极“N”)垂直地定向于凸轮轴100的纵向旋转轴110。相应地,当凸轮轴旋转时,磁体220的磁场的定向以钟针方式绕着凸轮轴100的纵向旋转轴110进行改变。如上文提到的,传感器元件210可以例如是基于两个GMR设备的,每个GMR设备在垂直于凸轮轴100的纵向旋转轴110的平面中具有不同的最大灵敏度方向,从而允许在从0°到360°的范围内感测磁场的绝对定向角。进一步地,传感器设备200包括电子输出电路230,其被配置为根据由传感器元件210感测的磁场的定向角来生成各种种类的输出信号。传感器元件210和输出电路230可以被布置在相同的半导体芯片上或者布置在相同的芯片封装中。通过图2的方框图进一步图示出输出电路230的功能。
如在图2中图示的,输出电路230包括脉冲模式发生器250和存储器260。脉冲模式发生器250被配置为生成信号PP,其包括脉冲模式。这是根据所感测的磁场定向角(在图2中由信号SENSE表示)和存储在存储器中的脉冲沿(PE)角映射来完成的。存储器260可以例如由适当类型的半导体存储器来实施,诸如只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)或者闪速存储器。使用PROM、EPROM或者闪速存储器的存储器实施方式可以被用来允许对存储在存储器260中的PE角映射进行配置或者甚至进行重新配置。
在图示的实施方式中,存储在存储器中的PE角映射针对脉冲模式的每个脉冲定义了与脉冲的上升沿相关联的定向角和与脉冲的下降沿相关联的定向角。相应地,在脉冲模式中,发生器250可以通过将当前感测的定向与映射中的定向角相比较来操作,并且如果所感测的定向角经过与上升沿相对应的定向角的话,则将信号PP的值切换为高值,或者如果所感测的定向角经过与下降沿相对应的定向角的话,则将信号PP的值切换为低值。以这种方式,可以生成各种种类的脉冲模式,包括高度不对称的脉冲模式,其中,在凸轮轴100的完整旋转过程内,每个脉冲关于其脉冲占空比与其他脉冲不同。
如进一步图示的,输出电路230也可以包括被配置为生成信号AAS的绝对角信号发生器270,该信号AAS表示从0°到360°范围内的凸轮轴100的绝对定向角。该信号AAS可以例如将凸轮轴100的绝对定向角表示为模拟值。进一步地,信号AAS可以将凸轮轴100的绝对定向角编码为数字值或者脉冲宽度调制值。绝对角信号发生器270可以通过例如加上将凸轮轴100上的磁体220的安装定向纳入考虑的偏移量来从由传感器元件感测的磁场的定向角推导出凸轮轴的绝对定向角。绝对角信号发生器270也可以执行信号转换,例如从信号SENSE的模拟表示到信号AAS的数字或者脉冲宽度调制表示的信号转换。
在一些实施方式中,绝对角信号发生器270也可以被配置为根据由传感器元件210感测的定向角来生成另外的信号。例如,绝对角信号发生器270可以例如通过计算凸轮轴100的绝对定向角的导数(derivative)来生成表示凸轮轴100的角速度的信号。
如进一步图示的,输出电路230可以包括模式选择器280。模式选择器280可以被用于在输出电路230的不同操作模式之间进行选择。特别地,模式选择器280可以被用于在第一操作模式和第二操作模式之间进行选择,在该第一操作模式中输出电路230将信号PP输出为其输出信号OUT,而在该第二操作模式中输出电路将信号AAS输出为其输出信号OUT。模式选择器280可以根据例如由输出电路230的输入信号STATUS指示的引擎操作状态来操作。例如,在引擎的启动阶段中,模式选择器280可以选择第二操作模式,从而提供关于凸轮轴100的当前旋转角度的有用信息,即便是当凸轮轴基本上静止时,这意味着信号PP可能还没有足够数量的脉冲以用于对当前旋转角度进行评估。在凸轮轴100的一定数量的旋转后,例如在一次完整的旋转后,或者如果凸轮轴100的角速度超过阈值,则模式选择器280可以选择第一操作模式,其中输出信号OUT可以被生成以便仿真典型地由传统的基于齿轮的旋转传感器所提供的输出信号。
被包括在信号PP中的示例性脉冲模式在图3A中被图示出。脉冲模式被假定为仿真如在图3B中示意性地图示的基于齿轮的旋转传感器20的输出信号。在图示的示例中,脉冲模式由三个脉冲11、12、13组成,每个脉冲具有不同的脉冲占空比。每个脉冲11、12、13对应于基于齿轮的旋转传感器20的齿轮的齿21、22、23。特别地,脉冲11对应于齿轮的齿21,脉冲12对应于齿轮的齿22,以及脉冲13对应于齿轮的齿23。
在旋转传感器20中,齿21、22、23均具有两个沿21A、21B、22A、22B、23A、23B,其在基本上径向的方向上延伸,并且定义了齿21、22、23的角位置和延伸。如果在齿轮旋转期间旋转角度α增大,则齿21、22、23随后经过传感器25。例如,传感器25可以是霍尔传感器,并且至少齿轮的齿21、22、23可以是由铁磁材料形成的。位于邻近传感器25的偏磁可以在齿21、22、23经过传感器25时将它们磁化,其导致传感器25的输出信号的像脉冲一样的变化。这样的输出信号的脉冲模式由信号PP来仿真,如在图3A中图示的。在图示的示例中,图3A的脉冲模式在当齿21的沿21A将经过传感器25时的时刻具有脉冲11的上升脉冲沿11A,并且在当脉冲21的沿21B将经过传感器25时的时刻具有下降脉冲沿11B。相似地,图3A的脉冲模式在当齿22的沿22A将经过传感器25时的时刻具有脉冲12的上升脉冲沿12A,并且在当脉冲22的沿22B将经过传感器25时的时刻具有下降脉冲沿12B。相似地,图3A的脉冲模式在当齿23的沿23A将经过传感器25时的时刻具有脉冲13的上升脉冲沿13A并且在当脉冲23的沿23B将经过传感器25时的时刻具有下降脉冲沿13B。
所图示的实施方式的输出电路230通过适当地配置在存储器260中存储的PE角映射来实现此仿真。例如,当假设齿21的沿21A位于0°的角位置时,PE角映射可以将上升脉冲沿指派给0°的定向角。相似地,如果齿21的沿21B位于90°的角位置时,PE角映射可以将下降脉冲沿指派给90°的定向角。对于其他的齿22、23而言,可以根据齿22、23的角位置和延伸来完成对应的指派。在上升和下降脉冲沿的指派中,在磁场的定向角和凸轮轴100的旋转角度之间的偏移量也可以被纳入考虑。
要被理解的是,图3A的脉冲模式将随着凸轮轴100的每次旋转而被重复。进一步地,脉冲模式中的脉冲宽度和暂停将按照凸轮轴100的旋转速度而变化。
如上文提到的,旋转传感器200可以被用于为引擎控制器提供关于凸轮轴100的当前旋转角度的信息。具有旋转传感器200和引擎控制器400的对应系统在图4中图示出。
如图示的,引擎控制器400包括角位置确定模块410。进一步地,引擎控制器400可以包括角速度确定模块420。角位置确定模块410和角速度确定模块420接收旋转传感器200的输出信号。如上文提到的,输出信号可以按照第一操作模式来生成,以包括对传统的基于齿轮的旋转传感器的输出信号进行仿真的脉冲模式,并且可以按照第二操作模式来生成,以将当前旋转角度表示为绝对值,例如模拟值、数字值、或者脉冲宽度调制值。根据所接收的旋转传感器200的输出信号,角位置确定模块410确定凸轮轴100的当前角位置。在第一操作模式的情况下,这可以涉及到对脉冲进行计数、在较宽和较窄脉冲之间进行区分、以及还涉及到对当前角速度的考虑。在第二操作模式中,凸轮轴100的当前角位置可以或多或少地直接从旋转传感器100的输出信号中推导出,其可能利用平滑、插值、和/或外推技术的附加应用。相似地,角速度确定模块420可以根据所接收的旋转传感器200的输出信号来确定凸轮轴100的当前角速度。在第一操作模式的情况下,这可以再次涉及到对脉冲进行计数。在第二操作模式中,凸轮轴100的当前角速度可以被计算为由旋转传感器100的输出信号指示的旋转角度的导数,其可能利用平滑、插值、和/或外推技术的附加应用。
引擎控制器400进一步包括注入控制模块430。注入控制模块430接收由角位置确定模块410所确定的当前角位置并且典型地还接收由角速度确定模块420所确定的当前角速度。根据此输入信息,注入控制模块430控制关于燃料向引擎的一个或者多个燃烧室中的注入的引擎操作。例如,注入控制模块430可以控制燃料或者空气燃料混合物的注入时机、注入的持续时间、或者用于注入的阀门的打开和闭合角度。
如进一步图示的,引擎控制器400还可以被提供有旋转传感器管理模块450。旋转传感器管理模块可以例如通过提供在图2中示出的输入信号STATUS来例如负责控制旋转传感器200在第一操作模式和第二操作模式之间的切换。进一步地,旋转传感器管理模块450可以负责执行对旋转传感器200的校准。例如,旋转传感器管理模块450可以使用在第二操作模式中提供的旋转传感器200的输出信号来从第二操作模式的输出信号的脉冲模式校准对当前角位置的评估。出于这个目的,旋转传感器管理模块450可以将旋转传感器200在第一操作模式和第二操作模式之间进行切换,比较由角位置评估模块410进行的评估的结果,并且以在使用第二操作模式的输出信号时以使来自结果的偏差最小化为目标来关于第一操作模式适配角位置评估模块410的配置。
如进一步图示的,引擎也可以被提供有一个或者多个附加的凸轮轴120、130。在这样的实施方式中,与附加的凸轮轴120、130相关联的另外的旋转传感器310、320可以具有与旋转传感器200相似的结构和功能。然而,如在图4中图示的,这样的另外的旋转传感器也可以是基于齿轮的传感器。在后者的情况中,在第二操作模式中的旋转传感器200的输出信号也可以被用于校准由角位置确定模块410对附加凸轮轴120、130的当前角位置的评估。
图5示出可以被用于例如通过使用如在图1和2中图示的传感器设备或者在图4中图示的系统来实施上文描述的概念的流程图。
在步骤510,感测磁体的磁场的定向角。该磁体被布置在引擎的凸轮轴的端面上。对定向角的感测是由磁场敏感元件来完成的,诸如图1和2的传感器元件210。该磁场敏感元件可以例如是基于一个或者多个磁阻设备的,诸如GMR设备、AMR设备、霍尔效应设备等等。定向角在0°到360°的范围内被感测。这可以涉及到磁场敏感元件生成表示定向角的绝对值的一个或者多个信号。
在步骤520,可以选择操作模式。这可以例如由传感器设备的模式选择功能来完成,诸如图2的模式选择器280。特别地,电子电路的操作模式可以被选择,以提供传感器设备的对应输出信号。这可以按照引擎的操作状态来完成。例如,可以在引擎的正常操作期间选择第一操作模式,以及当凸轮轴基本上静止时,可以在引擎的启动时选择第二操作模式。如图示的,当选择第一操作模式时,方法可以继续进行步骤530,以及当选择第二操作模式时,方法可以继续进行步骤540。
在步骤530,生成包括具有上升和下降脉冲沿的脉冲模式的信号,该上升和下降脉冲沿被映射到由磁场敏感元件感测的预定义定向角。这根据在步骤510所感测的定向角和所存储的脉冲沿到定向角的映射来完成。为了在步骤530生成信号,传感器设备可以配备有对应的电子电路,诸如图2的包括脉冲模式发生器250的输出电路230。该映射可以例如被存储在传感器设备的存储器中,诸如在图2的存储器260中。在一些实施方式中,映射可以是例如通过对存储器进行编程而可配置的或甚至可重新配置的。
在步骤540,生成另外的信号,其表示在0°与360°之间范围内的凸轮轴的当前旋转角度。这根据在步骤510感测的定向角来完成。例如,这可以涉及到通过执行偏移量校正来将磁场的定向角转化成凸轮轴的定向角。进一步地,这可以涉及到信号转换,例如从模拟表示到数字表示或者脉冲宽度调制表示的信号转换,反之亦然。为了在步骤540生成另外的信号,传感器设备可以配备有对应的电子电路,诸如图2的包括脉冲绝对角信号发生器270的输出电路230。
步骤530的信号或者步骤540的另外的信号可以被用作用于执行对引擎的控制的基础。这样的控制的示例是例如由图4的引擎控制器400中的注入控制模块430所实施的注入控制功能。在步骤520的操作模式之间的选择可以被用于在以步骤530的信号为基础执行对引擎的这种控制与以步骤540的另外的信号为基础执行对引擎的这种控制之间进行选择。例如,在引擎的启动时,可以以步骤540的另外的信号为基础执行对引擎的控制,并且在凸轮轴的给定数量的旋转之后或者如果凸轮轴的旋转速度超过阈值,可以以步骤530的信号为基础执行对引擎的控制。
步骤530的信号和步骤540的另外的信号两者都可以被用于对凸轮轴的当前旋转角度进行评估。尽管在步骤540的另外的信号的情况下,这种评估可以或多或少地直接地且以高固有精度来完成,从步骤530的信号中的脉冲模式对当前旋转角度的评估可能需要具有较低固有精度的较高复杂度的评估。相应地,在一些实施方式中,凸轮轴的当前旋转角度是从步骤530的信号的脉冲模式(诸如由图4的引擎控制器400中的绝对角确定模块410)评估的,并且这种评估可以以步骤540的另外的信号为基础被校准,如由步骤550所指示的。这样的校准可以例如由控制器的校准功能来完成,诸如针对图4的引擎控制器400中的旋转传感器管理模块450所描述的。
在一些实施方式中,步骤550的校准也可以涉及到以步骤540的另外的信号为基础对一个或者多个另外的旋转传感器进行校准。例如,可以使用步骤540的另外的信号来校准传统的基于齿轮的传感器,诸如附加的旋转传感器310、320。
应该注意的是,图5的方法的步骤不需要以图示的顺序来执行。例如,步骤530的信号和步骤540的另外的信号也可以被并行地生成,并且步骤520的选择可能仅仅影响这些信号中的哪个被输出以用于进一步的评估。
要被理解的是,上文描述的概念和实施例是易受到各种修改影响的。例如,对应于各种种类的齿轮轮廓的各种脉冲模式可以被仿真。这样的仿真也可以被扩展到不仅仅仿真齿的角位置和延伸,而是还可以仿真齿轮廓的另外的特性,诸如齿的径向尺寸或者齿沿的斜率。进一步地,旋转传感器可以使用其他种类的感测设备或者其他类型的磁体,诸如更复杂的多极磁体。进一步地,该概念也可以以对应的方式应用到其他类型的轴。例如,在一些实施方式中,以上实施例的凸轮轴100可以由引擎的曲柄轴来代替。

Claims (19)

1.一种传感器设备,包括:
磁场敏感元件,其被置于磁体的磁场中,所述磁体被置于引擎的凸轮轴的端面上,所述磁场敏感元件被配置为感测0°与360°之间范围内的磁场定向角;
存储器,其存储脉冲沿到定向角的映射;以及
电子电路,其被配置为根据所感测的定向角和所述存储的脉冲沿到定向角的映射来生成包括具有上升和下降脉冲沿的脉冲模式的信号,所述上升和下降脉冲沿被映射到由所述磁场敏感元件感测的预定义的定向角。
2.按照权利要求1所述的传感器设备,
其中所述电子电路进一步被配置为根据所感测的定向角来生成另外的信号,所述另外的信号表示在0°与360°之间范围内的凸轮轴的当前旋转角度。
3.按照权利要求2所述的传感器设备,
其中所述当前旋转角度由从由数字值、模拟值和脉冲宽度调制值组成的组中选择的值来表示。
4.按照权利要求2所述的传感器设备,
其中所述电子电路被提供有第一操作模式和第二操作模式,在所述第一操作模式中所述电子电路被配置为输出所述信号,以及在所述第二操作模式中所述电子电路被配置为输出所述另外的信号而不是所述信号。
5.按照权利要求4所述的传感器设备,
其中所述电子电路被配置为按照所述引擎的操作状态在所述第一操作模式和所述第二操作模式之间进行切换。
6.按照权利要求5所述的传感器设备,
其中所述电子电路被配置为在所述引擎的启动时使用所述第二操作模式。
7.按照权利要求6所述的传感器设备,
其中所述电子电路被配置为在所述凸轮轴的给定数量的旋转之后切换到所述第一操作模式。
8.按照权利要求1所述的传感器设备,
其中所述电子电路被进一步配置为根据所感测的定向角来生成另外的信号,所述另外的信号表示所述凸轮轴的角速度。
9.按照权利要求8所述的传感器设备,
其中所述角速度由从由数字值、模拟值和脉冲宽度调制值组成的组中选择的值来表示。
10.按照权利要求1所述的传感器设备,
其中所述预定义的映射是可配置的。
11.按照权利要求1所述的传感器设备,包括:
将被置于所述轴的端面上的磁体。
12.一种引擎控制系统,包括:
控制器;以及
至少一个传感器设备,其与引擎的凸轮轴相关联,
所述至少一个传感器设备被配置为输出第一信号和第二信号,
所述第一信号是根据所感测的定向角和所存储的脉冲沿到定向角的映射而被生成的,并且包括具有上升和下降脉冲沿的脉冲模式,所述上升和下降脉冲沿被映射到由磁场敏感元件感测的预定义定向角,
所述第二信号表示在0°与360°之间范围内的轴的当前旋转角度,
所述控制器被配置为接收所述第一信号和所述第二信号并且根据所述第一信号和所述第二信号来控制所述引擎。
13.按照权利要求12所述的系统,
其中所述至少一个传感器设备被提供有第一操作模式和第二操作模式,在所述第一操作模式中电子电路被配置为输出所述第一信号,以及在所述第二操作模式中所述至少一个传感器设备被配置为输出所述第二信号而不是所述第一信号。
14.按照权利要求13所述的系统,
其中所述控制器被配置为按照所述引擎的操作状态来控制所述至少一个传感器设备在所述第一操作模式和所述第二操作模式之间进行切换。
15.按照权利要求14所述的系统,
其中所述控制器被配置为在所述引擎的启动时将所述至少一个传感器设备切换到所述第二操作模式,并且在所述凸轮轴的给定数量的旋转之后将所述至少一个传感器设备切换到所述第一操作模式。
16.按照权利要求12所述的系统,
其中所述至少一个传感器设备被进一步配置为生成另外的信号,所述另外的信号表示所述凸轮轴的角速度。
17.按照权利要求12所述的系统,
其中所述控制器被配置为从所述第一信号的脉冲模式评估所述凸轮轴的旋转角度。
18.按照权利要求17所述的系统,
其中所述控制器被配置为使用所述第二信号来校准对所述凸轮轴的旋转角度的所述评估。
19.按照权利要求12所述的系统,包括:
至少一个另外的传感器设备,其与所述引擎的另外的凸轮轴相关联,
所述至少一个另外的传感器设备被配置为输出第三信号,
所述另外的信号包括具有上升和下降脉冲沿的另外的脉冲模式,所述上升和下降脉冲沿被映射到所述另外的凸轮轴的预定义旋转角度,
其中所述控制器被配置为从所述第三信号的脉冲模式评估所述另外的凸轮轴的旋转角度,并且使用所述第二信号来校准对所述另外的凸轮轴的旋转角度的所述评估。
CN201520159646.4U 2014-03-21 2015-03-20 凸轮轴旋转传感器 Active CN204831170U (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/221,570 US9488498B2 (en) 2014-03-21 2014-03-21 Cam shaft rotation sensor
US14/221570 2014-03-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN204831170U true CN204831170U (zh) 2015-12-02

Family

ID=54053813

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201520159646.4U Active CN204831170U (zh) 2014-03-21 2015-03-20 凸轮轴旋转传感器

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9488498B2 (zh)
JP (1) JP3199870U (zh)
CN (1) CN204831170U (zh)
DE (1) DE102015104195A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109238211A (zh) * 2018-10-29 2019-01-18 中船动力研究院有限公司 一种旋转件绝对值角度采集装置
CN109283355A (zh) * 2017-07-20 2019-01-29 英飞凌科技股份有限公司 基于角度的速度传感器设备
CN110185545A (zh) * 2018-02-23 2019-08-30 大陆汽车电子(连云港)有限公司 凸轮轴传感器最小电平宽度设置方法及发动机电控系统
CN113219380A (zh) * 2020-02-06 2021-08-06 英飞凌科技股份有限公司 更新默认开关电平

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11125768B2 (en) * 2014-06-17 2021-09-21 Infineon Technologies Ag Angle based speed sensor device
US20170097247A1 (en) * 2015-10-02 2017-04-06 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Sensor assembly with an encoder disc
DE102016110614A1 (de) * 2016-06-09 2017-12-14 Thyssenkrupp Ag Welle, insbesondere Nockenwelle, mit einer Vorrichtung zur Ermittlung einer Drehzahl und eines Drehwinkels der Welle
FR3085422B1 (fr) * 2018-08-29 2020-11-27 Continental Automotive France Cible d'arbre a cames reversible
FR3090859B1 (fr) 2018-12-19 2021-09-10 Continental Automotive France Synchronisation d’un moteur à combustion interne

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0545106B1 (en) * 1991-11-12 1997-04-16 Chrysler Corporation Direct ignition system sensor
US5740895A (en) 1996-05-22 1998-04-21 Warn Industries Integrated wheel end system
DE19722016A1 (de) 1997-05-27 1998-12-03 Bosch Gmbh Robert Anordnung zur berührungslosen Drehwinkelerfassung
DE19900641A1 (de) 1999-01-11 2000-01-27 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zur Drehwinkelerkennung der Nockenwelle einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine
DE10034927A1 (de) 2000-07-18 2002-02-07 Infineon Technologies Ag Verbrennungsmotor mit Magnet-Sensoranordnung zur Messung des aktuellen Drehwinkels
US7066016B2 (en) * 2004-04-06 2006-06-27 International Engine Intellectual Property Company, Llc Camshaft position sensor testing system
KR101222343B1 (ko) * 2004-10-06 2013-01-14 섀플러 홀딩 게엠베하 운트 코. 카게 크랭크축과 관련하여 왕복형 내연기관의 캠축의 회전 각도위치를 조정하기 위한 방법
DE112005003247A5 (de) * 2004-10-20 2007-09-27 Luk Lamellen Und Kupplungsbau Beteiligungs Kg Verfahren zum Einstellen der Drehwinkellage der Nockenwelle einer Hubkolben-Verbrennungsmaschine relativ zur Kurbelwelle
US7954466B2 (en) * 2004-11-16 2011-06-07 Schaeffler Kg Process for adjusting the angular position of the camshaft of a reciprocating internal combustion engine relative to the crankshaft
JP2006226816A (ja) 2005-02-17 2006-08-31 Denso Corp 回転角度検出装置
US7116100B1 (en) 2005-03-21 2006-10-03 Hr Textron, Inc. Position sensing for moveable mechanical systems and associated methods and apparatus
DE102005027654A1 (de) 2005-06-15 2006-12-21 Robert Bosch Gmbh Sensor zur Positionserkennung beim Start einer Verbrennungskraftmaschine
EP1915516B1 (de) * 2005-08-09 2014-04-09 Schaeffler Technologies GmbH & Co. KG Hubkolben-verbrennungsmaschine und verfahren zur bestimmung des verschleisses eines zwischen kurbel- und nockenwelle angeordneten übertragungselements
JP2008026081A (ja) 2006-07-19 2008-02-07 Toyota Motor Corp 回転角検出装置
DE102007013755B4 (de) 2007-03-22 2020-10-29 Te Connectivity Germany Gmbh Indikatorelement für einen magnetischen Drehwinkelgeber
US7814874B2 (en) * 2007-03-23 2010-10-19 Gm Global Technology Operations, Inc. Controlling two cam phasers with one cam position sensor
US8355239B2 (en) * 2008-01-29 2013-01-15 Infineon Technologies Ag Predictive phase locked loop system
EP2161547A1 (en) 2008-09-05 2010-03-10 Magneti Marelli Powertrain S.p.A. Control unit and method for determining the angular position of a drive shaft of an internal combustion engine
US8960139B2 (en) * 2009-09-25 2015-02-24 GM Global Technology Operations LLC Engine assembly having camshaft with non-magnetic journal
JP5126290B2 (ja) 2010-06-07 2013-01-23 株式会社安川電機 エンコーダ、サーボモータ、サーボユニット及びエンコーダの製造方法
US9182456B2 (en) 2012-03-06 2015-11-10 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor for sensing rotation of an object
JP2013257231A (ja) 2012-06-13 2013-12-26 Jtekt Corp 回転角センサ
US20140288883A1 (en) * 2013-03-25 2014-09-25 Infineon Technologies Ag Method for determining an angle of a magnetic pole of a rotating object

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109283355A (zh) * 2017-07-20 2019-01-29 英飞凌科技股份有限公司 基于角度的速度传感器设备
CN110185545A (zh) * 2018-02-23 2019-08-30 大陆汽车电子(连云港)有限公司 凸轮轴传感器最小电平宽度设置方法及发动机电控系统
CN109238211A (zh) * 2018-10-29 2019-01-18 中船动力研究院有限公司 一种旋转件绝对值角度采集装置
CN113219380A (zh) * 2020-02-06 2021-08-06 英飞凌科技股份有限公司 更新默认开关电平

Also Published As

Publication number Publication date
DE102015104195A1 (de) 2015-09-24
JP3199870U (ja) 2015-09-17
US20150268065A1 (en) 2015-09-24
US9488498B2 (en) 2016-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN204831170U (zh) 凸轮轴旋转传感器
US11359936B2 (en) Rotation sensor
EP3483566B1 (en) Magnetic field sensor using a calculated threshold and corresponding method
US10156461B2 (en) Methods and apparatus for error detection in a magnetic field sensor
US9500465B2 (en) Method and device for determining a recognition threshold
US9182456B2 (en) Magnetic field sensor for sensing rotation of an object
US9970996B2 (en) Methods and apparatus for generating a threshold signal in a magnetic field sensor
JP6758436B2 (ja) マルチターンアブソリュートエンコーダ、エンコード方法、コントローラ及び記憶媒体
US6346808B1 (en) Crankshaft position sensor
JP2017151104A (ja) 出力を提供するための可変の切換閾値の使用
US20150243461A1 (en) Switching apparatus, switching systemand switching method
US6888345B2 (en) Method and arrangement for correction of evaluation of a switching threshold of a magnetic sensor
US10921341B2 (en) Methods and apparatus for generating a uniform response in a magnetic field sensor
CN109283355B (zh) 基于角度的速度传感器设备
CN105934878B (zh) 用于校准机动车的电机的方法和用于机动车的电机
KR101817976B1 (ko) 회전체에 대한 통합 위치 감지 센서 및 방법
US20230037545A1 (en) Method and apparatus for detecting angular position of a target having variable target features
JP2014531033A (ja) センサエレメントの測定値を修正する方法
US12117465B2 (en) Automatic phase offset calculation
JP2023156059A (ja) 電動オイルポンプ
CN103299162A (zh) 转子角位置的确定

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant