用以傳達用于測量旋轉軸的旋轉速度和旋轉方向的系統(tǒng)的故障的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及用W傳達用于測量旋轉軸的旋轉速度和旋轉方向的系統(tǒng)的故障的方 法。
【背景技術】
[0002] 更確切而言，本發(fā)明適用于用于測量機動車輛曲軸的旋轉速度和旋轉方向的系 統(tǒng)。
[0003] "用于測量的系統(tǒng)"應理解為指包括與曲軸相關聯(lián)的齒輪(稱為目標）和曲軸傳感 器(下文解釋其操作）的系統(tǒng)。
[0004] 曲軸傳感器被用于機動車輛中，W確定曲軸的位置、發(fā)動機的旋轉速度和旋轉方 向。當曲軸傳感器與凸輪軸傳感器結合使用時，它們確定在發(fā)動機燃燒循環(huán)中不同汽缸的 位置(也就是，針對每個汽缸來確定其是處于進氣階段、壓縮階段、爆燃階段還是排氣階段 中）并使得有可能通過最佳設定點火提前或燃料噴射時刻來最佳地管理發(fā)動機的運行。
[0005] 運些曲軸傳感器包括磁場發(fā)生器(示例：永磁體)、磁場檢測裝置(例如，霍爾效應 單元、磁阻MR單元、巨磁阻GMR單元)和用于處理由磁場檢測裝置所接收到的信號的電子電 路。運些傳感器(稱為主動式傳感器）將數(shù)字信號傳送給處理裝置。
[0006] 磁場發(fā)生器也能夠是目標，其包括磁性材料并顯現(xiàn)出南北磁極更替。在運種情況 下，傳感器可根據(jù)所使用的檢測裝置并入或不并入永磁體。下文中，將南北磁極與機械目標 的齒和凹部相比較。
[0007] 如所已知化及如圖1中所圖示的，曲軸傳感器10與緊固到曲軸16的目標14相關 聯(lián)。此目標14采用周邊為齒形的盤15的形式。在大致相同的齒V T2、Ts之間，存在空間 (凹部）Cl、C2、C3。目標14的特征在于存在更大長度的凹部Ce,所述凹部Ce更通常地稱為 "缺齒"且精確地定位在相對于發(fā)動機角位置的一定角度處。根據(jù)圖1中所描述和表示的實 施例，如所已知的，曲軸傳感器10包括鐵磁元件11和磁場檢測裝置12 (例如，霍爾效應單 元)。此傳感器10將數(shù)字信號傳送給處理裝置13中的一者。
[0008] 下文描述此類傳感器組件10和相關聯(lián)目標14的操作。
[0009] 當目標14通過曲軸16驅(qū)動W在一個方向（圖1的箭頭Av)上旋轉時，傳感器10感 知到磁場的一系列變化，其表示一個或多個齒Ti、T2、Ts經(jīng)過傳感器10的前面及其間距C 1、 C2、C3、C。（見圖2)。圖3中表示由此獲得的信號。
[0010] 圖3示出根據(jù)現(xiàn)有技術的由傳感器10傳送的磁場的信號B巧是曲軸16的域目 標14的）的旋轉角度0的函數(shù)）W及第一個齒Tl的上升邊緣和下降邊緣的檢測闊值Si。 圖2表示目標14的齒Ti、Tz……Ti的和凹部C 1、Cz……Ci相對于圖3的磁場的信號B的位 置。
[0011] 如圖3中所圖示的，為了確定曲軸的位置，在目標14的回轉期間，即根據(jù)目標14 的旋轉角度0，觀測信號B，所述信號B表示由曲軸16的傳感器10所感知到的磁場變化。 此信號呈現(xiàn)出一系列正弦曲線Di、〇2……Di,每一者對應于當齒Ti、Tz……Ti (見圖3)接著 是凹部。、Cz……Ci在傳感器10的前面經(jīng)過時由所述傳感器10測得的磁場變化。通過對 正弦曲線Di、〇2……Di的數(shù)目進行計數(shù)(通過測量每條正弦曲線的持續(xù)時間、每條正弦曲線 化、〇2……Di之間的間距化及通過檢測缺齒煙缺齒Ce所引起的間距更大)），有可能確定發(fā) 動機的旋轉速度、發(fā)動機的旋轉方向和曲軸的角位置。
[001引如圖3中所圖不的，f目號B呈現(xiàn)出最小Bmiw和最大B maxi。通過檢測局于檢測闊值 Si的信號B的通過情況，進行對目標14的齒T 1、Tz……Ti和凹部C 1、Cz……Ci的經(jīng)過情況 的檢測（下文分別描述)，所述檢測闊值Si處于最小B MIW與最大B Mm之間，例如等于S i=kl* (Bmaxi-Bmini )，kl 是常數(shù)(例如，等于 0. 50)。
[0013] 出于解釋的目的，圖3中所圖示的信號B包括單個最小Bmiw和單個最大B maxi。事 實上，信號B呈現(xiàn)出多個最小Bmiwi和多個最大Bmaxi,并且根據(jù)運些最小值和最大值來不斷地 調(diào)適檢測闊值Si, W便使其始終等于Si=kl*(BMAXi-BMiwi)。運種用于調(diào)適檢測闊值Si的方法 是為本領域的技術人員所已知的，見申請人提交的專利申請FR 2 985 035 Al,其描述用于 調(diào)適檢測闊值的相同方法，但所述方法適用于凸輪軸傳感器。
[0014] 傳感器10處理由所述傳感器10所感知到的磁場變化（圖3中的信號B)，并且傳感 器10將電壓為0-5 V的信號S (見圖4)發(fā)送到處理裝置13,所述信號S包括從高狀態(tài)（5 V)到低狀態(tài)（0 V)的脈沖I。每個脈沖I表示齒Ti、T2……Ti的中間部分經(jīng)過傳感器10的 前面，也就是檢測闊值Si從信號B的最大值B MAXl穿過至最小值B MIW。
[001引當目標14 向前驅(qū)動模式"（見箭頭Av)回轉時，脈沖I具有第一預定持續(xù)時間 tl (例如，45微秒)。當目標14 反向驅(qū)動模式"（箭頭Au)回轉時，脈沖I具有第二預定 持續(xù)時間t2 (例如，90微秒)。
[0016] 對目標14的"向前"或"反向"旋轉方向的檢測是為本領域的技術人員所已知的， 且此處將不予W詳細描述。實際上，傳感器10產(chǎn)生被稱為方向信號(未示出）的第二信號， 所述信號相對于信號S的相位差指示目標14的旋轉方向。
[0017] 處理裝置13接收信號S和方向信號，并且隨后確定曲軸的(也就是發(fā)動機的)旋轉 速度、旋轉方向。
[0018] 在傳感器10的電故障時(也就是，對地短路，或開路)，傳感器10的輸出處的信號 S取值0 V或值5 V (分別地)。
[0019] 但是，此類傳感器10并不將關于用于測量曲軸的旋轉速度和旋轉方向的系統(tǒng)20 的任何故障的信息提供給處理裝置13。
[0020] 系統(tǒng)故障應理解為意指： 傳感器10與目標14之間的氣隙缺陷(也稱為氣隙距離缺陷)或?qū)嗜毕莼蚺c此的未對 準，傳感器10在運種情況下離目標14太遠，且傳感器10所感知到的磁場變化太弱W至于 無法準確地確定曲軸的旋轉速度和旋轉方向， 目標14的"徑向偏屯、"或偏屯、距缺陷，目標隨后W此方式固定到曲軸上使得當目標回 轉時其在它的平面中振蕩，或其不W曲軸的軸線為中屯、，在運兩種情況下，在目標14回轉 過程中磁場變化是顯著的并且影響信號S的準確性。關于前述缺陷，對曲軸的旋轉速度和 旋轉方向的確定能夠證明是不可能的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0021] 本發(fā)明的目標是解決運些問題。本發(fā)明提出用W將用于測量曲軸的旋轉速度和旋 轉方向的系統(tǒng)的故障傳達至處理裝置的方法，所述方法不是昂貴的，且使得有可能將傳感 器10與目標14之間的氣隙缺陷或?qū)嗜毕軼及目標14的偏屯、距缺陷或"徑向偏屯、"的信 號發(fā)送至處理裝置13。
[0022] 本發(fā)明提出用W將用于測量旋轉軸的旋轉速度和旋轉方向的系統(tǒng)的故障傳達給 處理裝置的方法，所述系統(tǒng)包括： 與所述旋轉軸相關聯(lián)的齒輪，其稱作目標； 磁場傳感器，其測量由齒經(jīng)過所述傳感器的前面所產(chǎn)生的磁場的值并且將信號傳送給 處理裝置，所述信號包括高狀態(tài)與低狀態(tài)之間的脈沖，每個脈沖表示齒經(jīng)過傳感器的前面， 且每個脈沖具有兩個預定持續(xù)時間：表示目標的第一旋轉方向的第一持續(xù)時間和表示目標 的相反旋轉方向的第二持續(xù)時間。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明，所述檢測方法包括W下步驟： 步驟1 :由傳感器比較磁場的測量值與磁場的預定闊值； 步驟2 :如果磁場的測量值低于磁場的預定闊值，貝U 步驟3 :由傳感器通過使用至少一個第S脈沖持續(xù)時間和至少一個第四脈沖持續(xù)時間 而在旋轉方向上產(chǎn)生信號的編碼(表示磁場的測量值)，W便將用于測量旋轉軸的旋轉速度 和旋轉方向的系統(tǒng)的故障傳達給處理裝置。
[0024] 因此，本發(fā)明在于：在傳感器輸出處的信號上使用額外的脈沖持續(xù)時間W便產(chǎn)生 旨在用于處理裝置的編碼。此編碼表示磁場的非正常的測量值（因為它們低于表示系統(tǒng)正 常運行的預定闊值)。處理裝置隨后解碼接收到的信號并由此推斷磁場的非正常測量值。根 據(jù)本發(fā)明的故障傳達方法因此有可能使處理裝置憑借由傳感器產(chǎn)生的特定編碼來診斷用 于測量旋轉軸的旋轉速度和旋轉方向的系統(tǒng)的若干種