專利名稱：節(jié)氣門控制方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)機(jī)動(dòng)車的控制，例如機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門控制，在這里可能需要 或者使用多余的控制輸入。
背景技術(shù)：
卡車的電子節(jié)氣門控制通常包括多余的控制輸入。實(shí)例在共同擁有的專利號(hào)為 5，321，980,5, 237，891,5, 133，225和4，976，166的美國(guó)專利中公開，這些美國(guó)專利的公開 技術(shù)通過引用結(jié)合于本文中。發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門適用于響應(yīng)一個(gè)控制感應(yīng)器的變化的電子輸入 而產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)的增速/減速。第二輸入產(chǎn)生“開/關(guān)”電子信號(hào)，例如如果處于“開”的位 置，這表示卡車踏板的怠速位置，并且在必要時(shí)其將覆蓋掉第一信號(hào)以將發(fā)動(dòng)機(jī)速度降回 到怠速。反之亦如此，即變化的信號(hào)表示卡車踏板的怠速位置，且“開/關(guān)”信號(hào)表示踏板 已被壓下，在這種情況下將又產(chǎn)生低速(例如怠速)。傳統(tǒng)上，這些感應(yīng)器依靠基于接觸開關(guān)和電位計(jì)的技術(shù)，該技術(shù)通常限制工作壽 命和可靠性。普通形式的這些感應(yīng)器提供與節(jié)氣門控制被壓下(模擬位置信號(hào))的程度成 比例的輸出電壓，和被用來驗(yàn)證節(jié)氣門控制是否處于“怠速”狀態(tài)(怠速有效開關(guān))的一個(gè) 或多個(gè)開關(guān)輸出。本發(fā)明的目的是例如采用非接觸式節(jié)氣門控制感應(yīng)器，來提供典型接觸式節(jié)氣門 控制信號(hào)產(chǎn)生的安全特征，從而獲得更長(zhǎng)的磨損壽命而沒有減少節(jié)氣門控制的可靠性。發(fā)明實(shí)施例簡(jiǎn)述本發(fā)明的實(shí)施例利用電磁場(chǎng)發(fā)生器以及兩個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的電磁場(chǎng)感應(yīng)器 (sensor)。感應(yīng)器和電磁場(chǎng)可配置為相互之間移動(dòng)，在這里這一移動(dòng)可由部件的物理移動(dòng) 所致、例如駕駛員的手或腳促動(dòng)節(jié)氣門踏板或桿。但是，感應(yīng)器都可讀出和/或感應(yīng)磁場(chǎng)的 同一相對(duì)移動(dòng)，它們?cè)陔娮由隙际仟?dú)立的，使得它們各自將自己獨(dú)立的電信號(hào)和/或電子 信號(hào)傳達(dá)給發(fā)動(dòng)機(jī)以控制例如節(jié)氣門。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)感應(yīng)器可產(chǎn)生成比例的模擬 輸出(例如，變量)以及另一個(gè)二進(jìn)制數(shù)字輸出(例如，開/關(guān))。成比例的信號(hào)/輸出可 以支配發(fā)動(dòng)機(jī)的速度，除非第二感應(yīng)器的開/關(guān)輸出指示怠速位置，使得發(fā)動(dòng)機(jī)將減速至 怠速位置。


圖1是可適用于本發(fā)明的設(shè)計(jì)用來將期望的速度信號(hào)傳達(dá)到卡車發(fā)動(dòng)機(jī)的腳踏 板的側(cè)視圖。圖2是說明根據(jù)本發(fā)明的節(jié)氣門操作的示意圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的節(jié)氣門控制的示意圖。圖4至圖7說明了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的各種節(jié)氣門控制裝置。示例性實(shí)施例詳述將使用本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員通常采用的用語(yǔ)描述示例性實(shí)施例的各個(gè)方面，以將它們工作的內(nèi)容傳達(dá)給本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員。然而，對(duì)于本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員明顯 的是僅用一些所描述的方面可實(shí)現(xiàn)替代的實(shí)施例。為了說明，闡述了特定材質(zhì)和配置以徹 底理解示例性實(shí)施例。然而，對(duì)于本領(lǐng)域的一名技術(shù)人員明顯的是在沒有特定細(xì)節(jié)的情況 下，可實(shí)現(xiàn)替代的實(shí)施例。在其它實(shí)例中，為了不模糊示例性實(shí)施例，省略或簡(jiǎn)化了眾所周 知的特征。而且，各個(gè)操作將作為多個(gè)離散操作依次以最有助于理解本發(fā)明的方式描述。然 而，描述的順序不應(yīng)該理解為暗示這些操作一定是順序相關(guān)的。特別地，這些操作無需按說 明的順序執(zhí)行。在下文的描述和權(quán)利要求中“在一個(gè)實(shí)施例中”這一短語(yǔ)可重復(fù)使用。這一短語(yǔ)通常不指同一實(shí)施例，然而，它 可以指同一實(shí)施例?！鞍ā薄ⅰ熬哂小焙汀鞍边@些用語(yǔ)是同義詞，除非上下文特別指示?！癆/B”這一短語(yǔ)意思為“A或者B”。"A和/或B”這一短語(yǔ)意思為“㈧、⑶或者 (A和B) ”?！癆、B和C中至少其中之一”這一短語(yǔ)意思為“ (A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、 (B和C)或者(A、B和C)”?！阿霣”這一短語(yǔ)意思為“(B)或者(AB) ”，也就是A是可選項(xiàng)。可使用“耦合的”和“連接的”這兩個(gè)用語(yǔ)以及它們的引申義。應(yīng)理解這些用語(yǔ)并 非特定為彼此的同義詞。而是，在特定的實(shí)施例中，“連接的”可用來表示兩個(gè)或多個(gè)元件 直接相互物理接觸或者電接觸?！榜詈系摹笨梢馑紴閮蓚€(gè)或多個(gè)元件直接物理接觸或者電接 觸。然而，“耦合的”還可意思為兩個(gè)或多個(gè)元件不直接相互接觸，但是仍然相互協(xié)作或相互 作用。圖1說明了可裝配于卡車或其他類型重型設(shè)備的駕駛室中的腳踏板10的實(shí)例。踏 板10可圍繞樞轉(zhuǎn)點(diǎn)12樞轉(zhuǎn)，樞轉(zhuǎn)點(diǎn)12固定于裝配支架14上。踏板10的形成部件是含有 配置為產(chǎn)生節(jié)氣門控制輸出的構(gòu)件的殼體18。臂22可從殼體18中突出，使得滾軸24可沿 支架14的斜面16上下直線地移動(dòng)。踏板10在箭頭30、32指示的方向上的促動(dòng)使得臂22 圍繞例如樞轉(zhuǎn)點(diǎn)25做如箭頭26、28指示的樞轉(zhuǎn)移動(dòng)。殼體18的構(gòu)件可配置為探測(cè)踏板10 的位置，并且經(jīng)由在電纜20上被發(fā)送給機(jī)動(dòng)車的電子燃油控制系統(tǒng)的信號(hào)傳送這一位置。圖2說明了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的節(jié)氣門控制裝置的示意圖，其構(gòu)件可包括1)電磁場(chǎng)發(fā)生器34 ；2)探測(cè)器/感應(yīng)器36，其適用于探測(cè)和/或感應(yīng)電磁場(chǎng)并且提供成比例的模擬輸 出信號(hào)50 ；3)第二探測(cè)器/感應(yīng)器38，其獨(dú)立于第一感應(yīng)器36并且適用于探測(cè)和/或感應(yīng) 電磁場(chǎng)，將測(cè)量結(jié)果與閾值探測(cè)器44中的預(yù)定閾值相比較，并且提供二進(jìn)制開/關(guān)輸出信號(hào)52 ；以及
4)操作部件35，其適用于相對(duì)于感應(yīng)器36和38操作電磁場(chǎng)。在各個(gè)實(shí)施例中，感應(yīng)器可安置于電磁場(chǎng)發(fā)生器附近，也是電磁場(chǎng)附近，使得能夠 更改、操作和/或改變電磁場(chǎng)發(fā)生器之間的耦合。在使用中，“附近的”意思為被安置于臨近 的、下一個(gè)、旁邊和/或在可探測(cè)的范圍之內(nèi)。這樣場(chǎng)探測(cè)器/感應(yīng)器通常是經(jīng)由例如機(jī)械 鏈接的部件的物理位置(直線的、轉(zhuǎn)動(dòng)的和/或其他的)的函數(shù)，這通過下文可更能理解。 在一個(gè)實(shí)施例中，第二感應(yīng)器可適用于直接輸出二進(jìn)制和/或數(shù)字輸出。本發(fā)明的實(shí)施例可包括兩個(gè)電獨(dú)立和隔離的感應(yīng)器，其配置為對(duì)于磁場(chǎng)作相對(duì)移 動(dòng)并且產(chǎn)生基于其上的獨(dú)立輸出。因此，在任一感應(yīng)器中出現(xiàn)的故障經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致被標(biāo)識(shí)為 故障的輸出狀況。而且，在一個(gè)感應(yīng)器電路上的故障通常不能串聯(lián)并且導(dǎo)致另一感應(yīng)器電 路中的故障。在各個(gè)實(shí)施例中，電磁場(chǎng)發(fā)生器可以是基于磁的發(fā)生器。圖3說明了這樣一個(gè)實(shí) 例。電磁場(chǎng)發(fā)生器包括由磁軛(yoke) 348承載的一個(gè)或多個(gè)磁體340、342。磁軛348可配 置為根據(jù)如箭頭360所說明的外部輸入而轉(zhuǎn)動(dòng)，外部輸入例如操作員推動(dòng)節(jié)氣門踏板。磁 軛348還可配置為圍繞兩個(gè)磁場(chǎng)探測(cè)器344、346轉(zhuǎn)動(dòng)，例如該探測(cè)器可對(duì)以某一軸線定向 的場(chǎng)敏感。由于探測(cè)器的方向敏感性，磁軛348的轉(zhuǎn)動(dòng)成為改變場(chǎng)發(fā)生器和探測(cè)器344、346 之間耦合的方式。感應(yīng)器344、346可適用于分別產(chǎn)生模擬輸出信號(hào)350和數(shù)字輸出信號(hào) 352。在一個(gè)實(shí)施例中，可使用磁通集中器以增強(qiáng)由電磁場(chǎng)發(fā)生器產(chǎn)生的磁場(chǎng)。在各個(gè) 實(shí)施例中，磁場(chǎng)探測(cè)器可使用霍爾效應(yīng)(Hall-effect)和/或磁阻技術(shù)。磁場(chǎng)探測(cè)器還可 配置為或者提供成比例的線性輸出信號(hào)和/或提供二進(jìn)制數(shù)字輸出信號(hào)，這可在預(yù)定的磁 場(chǎng)級(jí)別開啟和關(guān)閉。在示例性實(shí)施例中，一個(gè)探測(cè)器344可提供模擬輸出信號(hào)350，然而另 一個(gè)探測(cè)器346提供二進(jìn)制數(shù)字輸出信號(hào)352，這兩個(gè)信號(hào)都被發(fā)送給發(fā)動(dòng)機(jī)以控制節(jié)氣 門。本發(fā)明的實(shí)施例不限制到基于旋轉(zhuǎn)磁的位置感應(yīng)器，但是可包括基于其它磁的感 應(yīng)器。圖4示出相關(guān)實(shí)施例，在該實(shí)施例中可探測(cè)直線位置。正如在前一實(shí)例中的，模擬輸 出感應(yīng)器444和數(shù)字二進(jìn)制輸出感應(yīng)器446都可使用。磁體454、456被耦合到磁軛458上， 并且相應(yīng)地相對(duì)于感應(yīng)器444和446直線地(如箭頭460指示的)移動(dòng)，以由此探測(cè)磁場(chǎng) 中的變化。在一個(gè)實(shí)施例中，探測(cè)器444提供模擬輸出信號(hào)450，然而另一探測(cè)器446提供 二進(jìn)制輸出信號(hào)452，這兩個(gè)信號(hào)都被發(fā)送給發(fā)動(dòng)機(jī)以控制節(jié)氣門。在各個(gè)實(shí)施例中，可使用基于感應(yīng)的電磁場(chǎng)發(fā)生器。圖5說明了這樣一個(gè)實(shí)例，在 這里電磁場(chǎng)發(fā)生器包括生成時(shí)變(time-varying)電壓信號(hào)的振蕩器562，時(shí)變電壓信號(hào)被 傳送到發(fā)電線圈564，使得可產(chǎn)生時(shí)變磁場(chǎng)。磁場(chǎng)探測(cè)器可包括被放置在發(fā)電線圈564附近 的感應(yīng)線圈566、568。相應(yīng)的信號(hào)探測(cè)器576、578被用于將由各個(gè)感應(yīng)線圈566、568提供 的時(shí)變信號(hào)轉(zhuǎn)換成連續(xù)的輸出信號(hào)570、572。一個(gè)輸出信號(hào)570可提供模擬輸出信號(hào)，并且 然后將另一輸出信號(hào)572與使用例如閾值探測(cè)器574而來的預(yù)定閾值進(jìn)行比較，閾值探測(cè) 器574可配置為產(chǎn)生二進(jìn)制數(shù)字輸出580。在一個(gè)實(shí)施例中，可移動(dòng)鐵氧體棒582可用來改變發(fā)電線圈564和感應(yīng)線圈566、 568之間的磁耦合。當(dāng)將棒582向一個(gè)感應(yīng)線圈移動(dòng)時(shí)，更多產(chǎn)生的磁場(chǎng)將被引向那個(gè)線圈。因此，至少可如箭頭584所示的直線地移動(dòng)棒582。圖6說明了基于感應(yīng)(induction)的節(jié)氣門控制，在這里導(dǎo)電部件轉(zhuǎn)動(dòng)以相對(duì)于 感應(yīng)線圈移動(dòng)，從而操作相對(duì)于感應(yīng)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)。振蕩器662生成被傳送到發(fā)電線圈 664的時(shí)變電壓信號(hào)。可使導(dǎo)電部件682介于發(fā)電線圈664和一對(duì)感應(yīng)線圈666、668之間。 在該實(shí)例中，導(dǎo)電部件682適用于轉(zhuǎn)動(dòng)和操作(例如、吸收)磁場(chǎng)，因此可選擇地屏蔽與其 轉(zhuǎn)動(dòng)呈函數(shù)關(guān)系的感應(yīng)線圈666、668。當(dāng)使用圖5說明的實(shí)施例時(shí)，相應(yīng)的信號(hào)探測(cè)器676、 678可用來將由各感應(yīng)線圈666、668提供的信號(hào)分別轉(zhuǎn)換成連續(xù)的輸出信號(hào)670、672。一 個(gè)輸出信號(hào)670可提供模擬輸出信號(hào)，并且然后將另一個(gè)輸出信號(hào)672與使用例如閾值探 測(cè)器674而來的預(yù)定閾值進(jìn)行比較，閾值探測(cè)器674可配置為產(chǎn)生二進(jìn)制數(shù)字輸出680。在各個(gè)實(shí)施例中，基于電容的磁場(chǎng)發(fā)生器可用來產(chǎn)生控制信號(hào)。圖7說明了這樣 一個(gè)實(shí)例，在這里電磁場(chǎng)發(fā)生器包括耦合于場(chǎng)發(fā)生板和/或線圈764上的振蕩器762。可接 地的斷續(xù)器(interrupter)板782介于場(chǎng)發(fā)生板764和兩個(gè)感應(yīng)板766、768之間。當(dāng)斷續(xù) 器板782移動(dòng)時(shí)(如箭頭784所示)，其提供在發(fā)生板764和感應(yīng)板766、768之間的可變耦
口 O 而且，相應(yīng)的信號(hào)探測(cè)器776、778可用來將各感應(yīng)板766、768提供的信號(hào)分別轉(zhuǎn) 換成連續(xù)的輸出信號(hào)770、772。一個(gè)輸出信號(hào)770可提供模擬輸出信號(hào)，并且然后將另一個(gè) 輸出信號(hào)772與使用例如閾值探測(cè)器774而來的預(yù)定閾值進(jìn)行比較，閾值探測(cè)器774可配 置為產(chǎn)生二進(jìn)制數(shù)字輸出780。在各個(gè)描述的實(shí)施例中，相對(duì)于感應(yīng)器操作(例如，磁體的移動(dòng)和/或斷續(xù)部件的 移動(dòng))電磁場(chǎng)時(shí)，在各個(gè)其他的實(shí)施例中，感應(yīng)器可配置為相對(duì)于電磁場(chǎng)發(fā)生器操作(例 如、通過扭矩和切斷)從而更改由感應(yīng)器感應(yīng)到的磁場(chǎng)通量。雖然根據(jù)機(jī)動(dòng)車上的節(jié)氣門控制已經(jīng)描述了示例性實(shí)施例，但機(jī)動(dòng)車廣泛地應(yīng)用 到移動(dòng)機(jī)器例如汽車、卡車、工程機(jī)械、飛機(jī)、船舶、火車等。而且，本發(fā)明的控制系統(tǒng)還應(yīng)用 到各種機(jī)動(dòng)車控制上，包括但不限于節(jié)氣門控制、動(dòng)力輸出控制等。盡管為了說明優(yōu)選實(shí)施例，本文已說明和描述了某些實(shí)施例，本領(lǐng)域的那些普通 技術(shù)人員將理解被精心考慮以實(shí)現(xiàn)同一目的的廣范圍的替換和/或等價(jià)的實(shí)施例或?qū)崿F(xiàn) 方式可替換所示出和描述的實(shí)施例。本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員將容易地理解根據(jù)本發(fā)明的 實(shí)施例可以非常廣范圍的方式實(shí)現(xiàn)。本申請(qǐng)意圖覆蓋本文所討論的實(shí)施例的任何適應(yīng)和變 型。因此，很顯然，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例僅被權(quán)利要求和其等同技術(shù)所限制。
權(quán)利要求
一種用于產(chǎn)生并且傳輸信號(hào)給機(jī)動(dòng)車控制系統(tǒng)的控制裝置，包括電磁場(chǎng)發(fā)生器，其配置為產(chǎn)生電磁場(chǎng)；第一感應(yīng)器和第二感應(yīng)器，其安置于所述電磁場(chǎng)發(fā)生器附近；控制部件，其配置為相對(duì)于所述電磁場(chǎng)移動(dòng)所述第一感應(yīng)器和第二感應(yīng)器，其中所述移動(dòng)由所述控制部件的物理移動(dòng)產(chǎn)生；以及其中，所述第一感應(yīng)器配置為探測(cè)所述電磁場(chǎng)的操作并且產(chǎn)生模擬輸出，且其中，所述第二感應(yīng)器配置為探測(cè)所述電磁場(chǎng)的操作并且獨(dú)立地產(chǎn)生二進(jìn)制輸出；且其中所述發(fā)生器包括磁軛，所述磁軛具有產(chǎn)生跨越所述磁軛中心開口的電磁場(chǎng)的相對(duì)布置的磁體，所述感應(yīng)器裝配于所述開口內(nèi)，由此感應(yīng)器在所述磁軛內(nèi)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)改變相對(duì)于所述感應(yīng)器的所述電磁場(chǎng)，或者所述發(fā)生器包括磁軛，所述磁軛承載細(xì)長(zhǎng)的間隔開的磁體，所述感應(yīng)器裝配于所述磁體之間的位置處，由此所述感應(yīng)器相對(duì)于所述磁軛的直線移動(dòng)改變相對(duì)于所述感應(yīng)器的所述電磁場(chǎng)；或者所述發(fā)生器是振蕩器-線圈電磁場(chǎng)發(fā)生器，并且所述感應(yīng)器包括感應(yīng)線圈，所述控制裝置還包括導(dǎo)電部件，所述導(dǎo)電部件相對(duì)于所述感應(yīng)線圈可移動(dòng)，用于改變相對(duì)于所述感應(yīng)線圈的所述電磁場(chǎng)；或者所述發(fā)生器是振蕩器-線圈電磁場(chǎng)發(fā)生器，并且其中所述感應(yīng)器包括感應(yīng)線圈，所述控制裝置還包括在所述電磁場(chǎng)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)電部件，所述轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)電部件配置為通過其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來改變相對(duì)于所述感應(yīng)線圈的所述電磁場(chǎng)的效應(yīng)；或者所述發(fā)生器產(chǎn)生電磁場(chǎng)，所述感應(yīng)器具有安置于所述電磁場(chǎng)內(nèi)的感應(yīng)板，所述控制裝置還包括在所述發(fā)生器和感應(yīng)板之間相對(duì)可移動(dòng)的板，以可變地屏蔽所述感應(yīng)板，從而操作由所述感應(yīng)板感應(yīng)的電磁場(chǎng)。
2.如權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于，所述控制部件是由機(jī)動(dòng)車駕駛員的腳 操作的腳踏板。
3.如權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于，所述控制部件是由機(jī)動(dòng)車駕駛員操作 的手動(dòng)桿。
4.如權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于，所述第二感應(yīng)器配置為輸出模擬信號(hào)， 并且其中所述控制裝置還包括適用于接收所述第二感應(yīng)器模擬信號(hào)并產(chǎn)生所述二進(jìn)制輸 出的比較器。
全文摘要
一種用于將信號(hào)傳輸給機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)的電子燃油控制系統(tǒng)的節(jié)氣門控制裝置，其包括電磁場(chǎng)發(fā)生器和被安置于電磁場(chǎng)附近的第一電磁場(chǎng)感應(yīng)器和第二電磁場(chǎng)感應(yīng)器。電磁場(chǎng)和第一、第二感應(yīng)器相互之間是可操作的，并且該感應(yīng)器能響應(yīng)于這種相對(duì)操作。感應(yīng)器被配置為獨(dú)立地傳輸代表所述相對(duì)操作的信號(hào)。
文檔編號(hào)F02D11/10GK101839180SQ20101016756
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2006年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月14日
發(fā)明者E·拉姆斯登, F·亞特斯, J·S·摩根, J·赫里克 申請(qǐng)人:威廉斯控制裝置公司