位置与速度电子传感器制造技术

一种发动机位置与速度传感器，包括： 一可绕其轴驱动以与发动机速度直接相关的速度转动的圆形元件，所述的圆形元件在其圆周上装有两个不同角宽度分隔开的位置指示器； 相对于所述圆形元件定位的传感器装置，该传感器装置适于在圆形元件转动时检测每个所述位置指示器经过的行程并响应于所述各行程分别产生电信号，其特征在于产生该电信号的位置指示器带有角宽度特征，和 处理电信号以产生有关圆形元件角位置和角速度信息的装置。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种位置与速度传感器，更为具体地讲，涉及适用于确定例如火花点火发动机中喷射和点燃可燃混合物的时间的位置与速度传感器。传统的通称为“编码器”且用于多缸发动机的位置与速度传感器，一般包括一个按发动机曲轴速度几分之一的速度或与发动机曲轴速度同步地转动的轮盘。这种轮盘通常在其圆周上具有多个位置指示器或标识，和特定位置指示器，当通过传感器时便产生一串脉冲，可供分析确定曲轴以及发动机每个汽缸中活塞的速度与位置。通常，这种传感器所产生的位置和速度数据的精度要求决定轮盘上要有许多通常为齿，槽，磁条形式的或其它可以迅速被传感器检测到的标识。一般地，在编码器盘的圆周上应分布有许多等间距的齿，以提供良好的角分辨率，最好是360°的因子，例如15°，30°或45°。齿和一个或多个传感器一起产生电信号能使高精度确定的速度和位置用于发动机工作的控制。可以理解，对于识别多缸发动机的每个汽缸中每个活塞上止点(TDC)位置的特定位置标识进行检测的需要，会产生一些具体问题。每个汽缸正确TDC位置的检测，是确定适当点火时间，有时是产生每个汽缸所需可燃混合物的喷射时间，的关键所在。精确地确定TDC位置方面的失误，可能带来发动机不良点火的问题，且因此可能对发动机的性能产生不良影响。这种失误是很有可能出现的，除非传感器非常先进，因为发动机在工作中可能会发生很多变化，这将妨碍精确地确定TDC位置或者每个汽缸中活塞的任何其它适当位置。例如，在标识之间使用内插法进行脉冲定位，而通常不考虑加速给测量带来的困难。因此，由于曲轴的转动速度随加速或减速变化，使得信号脉冲不能在所需角度发生，且持续时间或长或短，所以点火和喷射过程可能被不正确地定时。当标识数目减少时，其结果会更坏。在特定位置指示器只是与其它位置指示器的角宽度稍稍不同的情况下，(即为了确定一个绝对角位置而采取的一种典型情况下)，可能难以识别出特定位置指示器。而且，在直接喷射式的双二冲程发动机中，适于曲轴每转一圈发生一次喷射过程和一次点火过程，而不是四冲程发动机的每两圈一次。所以，为了确保在比例如四冲程发动机中可用时间小的时间间隔内对喷射和点火的定时进行正确控制，需要采用复杂的电路。还有一个问题是，许多现有技术的系统不能提供发动机沿与所需方向相反方向转动的指示。不正确转动的后果是对发动机的性能与寿命极为有害。Motorola公司的美国专利US．4941445公开了一种位置电子传感器装置，它有一对传感元件，以通过检测发动机转动的槽轮的角位置来提供有关多缸发动机循环控制的分离的独立的位置信号。当使用许多位置指示器来产生发动机控制所要求的足够精确的位置和发动机速度数据时，就需要有三个不同角宽度的特定位置指示器。除了一对传感元件之外，还需要复杂的控制单元分析所产生的两个独立脉冲串。显然，两个传感器，带有几个角宽度的特定位置指示器的多齿结构的位置传感器装置，不仅结构复杂，而且造价较高。Caterpillar公司的澳大利亚专利AU．626828公开了一种带有齿轮的装置，该齿轮有多个标识，其中的特定位置指示器与其它位置指示器具有不同的角宽度。在这种情况下，一个传感器起作用，以提供所需的位置与速度数据。而其多齿结构造价比较高。上述各个方案的困难是在制造方面有问题，且因此而较为昂贵，尤其是在发展中国家。就此而言，由于齿、槽或其它类型标识的间距对上述传感器性能来说是关键性的，所以上述种类的编码器轮盘需要容差很小地进行浇铸。对不曾引进过进行这种制造所需设备的发展中国家而言，这些因素合起来将产生过多的花费。此外，市场可能无力支付用此方法制造的超值的传感器。本专利技术的目的是提供一种发动机位置与速度传感器，它能减少或减轻至少一部分上述问题。根据这一目的，本专利技术提供了一种位置与速度传感器，包括一可绕其轴驱动旋转的圆形元件，所述的圆形元件上装有两个角宽度不相同的位置指示器；一个相对于且相邻于圆形元件定位的传感器装置，该传感器装置装有一个传感元件，用于检测每个位置指示器经过该传感元件的行程(passage)，并响应于该行程产生一个对应于每个检测到的位置指示器的行程的电信号，该信号具有与所探测到的位置指示器的角宽度相对应的持续时间；和处理电信号以产生有关圆形元件角位置和角速度信息的装置。优选地，两个位置指示器是圆形元件上的单独的位置指示器。优选地，除了提供角位置和角速度信息之外，处理电信号的装置还可以另外产生圆形元件转动方向的信息。位置与速度传感器适于为位置与速度电子传感器，且圆形元件被安置成按发动机曲轴速度的几分之一或成倍的速度转动，或与发动机曲轴速度同步地转动。优选地，用传感元件依次地检测出位置指示器，以便在检测到第一位置指示器之后很快检测第二位置指示器。两个位置指示器的所在位置可以任意选取，但彼此间分开的距离应该使得识别一个位置指示器与另一个时不成问题，尤其是应可以补偿瞬时加速和减速，和可以提供有关角速度和位置的最新信息，以实现发动机临界状态的精确定位并确定其转动方向。优选地，两个位置指示器适于安置在圆形元件上，以便当为了安排点火和喷射过程而需要角速度和位置信息时，可以提前在大多数发动机工作条件下迅速确定角速度和位置。即，两个位置指示器适宜安置在一个角位置处，该角位置与另一个对应于发动机特定位置〔如发动机汽缸的上止点(TDC)位置〕的特定角位置隔开一个已知的角宽度。这个已知的角宽度可以根据例如对应于TDC位置而需要点火和喷射等某些过程的情况，按角度单位确定。优选地，第一位置指示器应该安置在从与发动机汽缸TDC对应的位置起140°的弧之内，TDC位置可以方便地但非必须地由圆形元件上一个分立的位置指示器标示出。第二位置指示器可以安置在第一位置指示器与活塞TDC位置之间的一个易于精确确定所需的点火和喷射过程的时间的优选位置上。例如，其它位置指示器的中心可以位于从第一位置指示器中心起15°或更优选为25°的弧上。不位于与喷射或点火过程对应的位置上，而在这些过程之前，最好不超过140°的位置上的位置指示器，适于分开大于10°左右的间隔，以便在第二位置指示器的行程之前能够简单地处理表示第一位置指示器行程的信号。位置指示器的间隔还应当便于在一个压印过程中制作圆形元件。而且有利的是，选择一个位置指示器的角宽度或角范围比另一个大，从而易于鉴别这两个位置指示器，并产生如下文将详细说明的转动方向信息。优选地，当发动机以正确方向转动时，在检测到较小的位置指示器之后传感元件检测较大的位置指示器。这一点在位置指示器对应于汽缸TDC位置设置或在其前设置的情况下尤其需要。在此情况下，当汽缸压力随着活塞接近TDC而增加时，活塞的运动减慢，并使第二位置指示器显得比实际要大。换句话说，当由于活塞接近TDC而使圆形元件或盘转动速度变慢时，可检测到第二位置指示器的时间比活塞未接近TDC时更长。因而，如若位置指示器相对安置，且使较小指示器在较大指示器之后通过传感元件，则由于圆形元件转动速度的降低，较小的位置指示器可能有时显得较大。这会在识别两个位置指示器时产生困难。同样地，为了易于识别当检测到第一位置指示器时或之后可能发生的迅速加速或减速状态，位置指示器的前述结构也是需要的。与上述同理，后沿位置指示器也可能相应显得较小或较大，所以上述位置指本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·约翰·塞比斯，史蒂芬·米切尔·巴索，
申请(专利权)人：轨道工程有限公司，
类型：发明
国别省市：