一種曲軸位置傳感器的檢測裝置和方法

2023-06-17 14:40:46

專利名稱：一種曲軸位置傳感器的檢測裝置和方法
技術領域：
本發明涉及一種曲軸位置傳感器的檢測裝置和方法。
背景技術：
在發動機電控單元(ECU)控制噴油器噴油和控制火花塞點火時，首先 要知道是哪個汽缸的活塞即將到達排氣衝程上止點和壓縮衝程上止點，然後 才能根據曲軸轉角信號控制噴油提前角和點火提前角。而曲軸位置傳感器的 功能就是採集發動機曲軸的轉速和轉角信號並將所述轉速和轉角信號輸入 到電控單元(ECU),以便計算確定並控制噴油提前角和點火提前角。
基於曲軸位置傳感器的重要應用，因此對它的檢測就顯得尤為重要。現 有技術中對曲軸位置傳感器的檢測包括(1)在曲軸位置傳感器的信號輸出 端子和搭鐵端子之間串接一隻發光二極體(正極接信號輸出端子)和一隻大 阻值的電阻；(2)開啟發動機並使發動機帶動曲軸信號輪轉動。曲軸信號輪 每轉過一個凸齒，曲軸位置傳感器中的傳感線圈中就會產生一個周期的交變 電動勢，即電動勢出現一次最大值和一次最小值，傳感線圈也就相應的輸出 一個脈衝信號。正常情況下，曲軸位置傳感器信號輸出端子和搭鐵端子之間 的信號電壓應該在0伏 200伏之間變化，所述發光二極體應該間歇閃亮。 如果發光二極體不閃亮或者非間歇閃亮，則說明曲軸位置傳感器有故障。
上述對曲軸位置傳感器的檢測主要是通過人眼觀察發光二極體的閃亮 和閃亮頻率而判斷曲軸位置傳感器的好壞，這樣很容易因為人為因素導致檢 測結果不準確。

發明內容
本發明的目的在於克服現有的檢測曲軸位置傳感器的檢測結果不準確 的缺陷，提供了一種結構簡單且檢測結果較為準確的曲軸位置傳感器的檢測 裝置和方法。
本發明提供的曲軸位置傳感器的檢測裝置包括曲軸信號輪檢測單元、傳 感器信號接收單元、信號處理單元和顯示單元，所述信號處理單元分別與曲 軸信號輪檢測單元、傳感器信號接收單元和顯示單元相連，曲軸信號輪檢測 單元用於檢測曲軸信號輪的機械幾何位移量並將所述位移量轉換為脈衝信
號輸出；傳感器信號接收單元用於接收待測曲軸位置傳感器產生的脈衝信 號，並將該脈衝信號輸出；信號處理單元，用於接收傳感器信號接收單元和 曲軸信號輪檢測單元輸出的脈衝信號，並將兩種脈衝信號進行比較；顯示單 元，用於顯示所述信號處理單元的比較結果。
本發明提供的曲軸位置傳感器的檢測方法包括曲軸信號輪檢測步驟、傳 感器信號接收步驟、信號處理步驟以及顯示步驟所述曲軸信號輪檢測步驟 用於檢測曲軸信號輪的機械幾何位移量並發出脈衝信號；所述傳感器信號接 收步驟用於接收待測曲軸位置傳感器產生的脈衝信號，並將該脈衝信號輸 出；所述信號處理步驟用於接收傳感器信號接收步驟和曲軸信號輪檢測步驟 輸出的脈衝信號，並將兩種脈衝信號進行比較；所述顯示步驟用於顯示所述 信號處理步驟的比較結果。
在使用本發明提供的檢測裝置對曲軸位置傳感器進行檢測時，先將待測 曲軸位置傳感器固定在靠近並且正對曲軸信號輪的齒輪的位置，然後轉動曲 軸信號輪，這樣曲軸信號輪每轉過一個凸齒，曲軸位置傳感器中的傳感線圈 中就會產生一個周期的交變電動勢，傳感線圈也就相應的輸出一個脈衝信 號。當曲軸信號輪轉動一周，曲軸位置傳感器便會產生與曲軸信號輪上的缺 齒個數相等的脈衝並將所述脈衝信號發送到傳感器信號接收單元中。而於此 同時，曲軸信號輪檢測單元也會檢測到曲軸信號輪的轉動並根據轉動的角度
發送脈衝信號。所述信號處理單元接收所述傳感器信號接收單元和曲軸信號 輪檢測單元發送的脈衝信號並進行比較，然後將比較結果顯示到顯示單元 上。如果兩種脈衝信號的個數成一定的比例，則輸出表示曲軸位置傳感器合
格的信號；否則說明曲軸位置傳感器就具有漏齒或多齒等問題。例如曲軸信 號輪上有60個凸齒，曲軸信號輪檢測單元每轉發送30個脈衝，則曲軸位置 傳感器發送的脈衝數應該與曲軸信號輪檢測單元發送的脈衝數成2: 1的比 例。因此，採用本發明提供的裝置和方法，對傳感器的檢測更加準確。


圖1為本發明提供的曲軸位置傳感器的檢測裝置的框圖2為本發明提供的曲軸位置傳感器的檢測裝置的一個實施方式的框
具體實施例方式
下面參考附圖具體描述本發明。
如圖1所示，本發明提供了一種曲軸位置傳感器的檢測裝置，其中，所 述檢測裝置包括曲軸信號輪檢測單元1、傳感器信號接收單元2、信號處理 單元3和顯示單元4，所述信號處理單元3分別與曲軸信號輪檢測單元1、 傳感器信號接收單元2和顯示單元4相連，曲軸信號輪檢測單元1用於檢測 曲軸信號輪的機械幾何位移量並將所述位移量轉換為脈衝信號輸出；傳感器 信號接收單元2用於接收待測曲軸位置傳感器產生的脈衝信號，並將該脈沖 信號輸出；信號處理單元3，用於接收傳感器信號接收單元2和曲軸信號輪 檢測單元l輸出的脈衝信號，並將兩種脈衝信號進行比較；顯示單元4，用 於顯示所述信號處理單元3的比較結果。
其中，所述曲軸信號輪檢測單元1可以為各種能夠檢測曲軸信號輪的轉
動角度並根據所轉動的角度發送脈衝信號的裝置，如可以是光電編碼器。該 光電編碼器與曲軸信號輪同軸連接，所述光電編碼器包括光柵盤和光電檢測 裝置。所述光柵盤為具有等分地若干個長方形孔的一定直徑的圓板。由於光 電編碼器與曲軸信號輪同軸連接，當曲軸信號輪旋轉時，光柵盤與曲軸信號 輪以相同的角速度旋轉，然後通過光電檢測裝置檢測並輸出若干脈衝信號。
所述信號處理單元3中存儲有曲軸信號輪上凸齒的個數和曲軸信號輪檢 測單元1每檢測一轉所輸出的脈衝個數的比值S，所述信號處理單元3實時 計算所述曲軸信號輪檢測單元1輸出的脈衝個數Al和傳感器信號接收單元 2輸出的脈衝個數A2，並計算差值SXA1—A2，將所計算的差值與此時刻 之前所有差值累加，並將累加後的值輸出到所述顯示單元4。
例如，曲軸信號輪具有60個凸齒，所述光電編碼器每轉輸出60個脈衝 信號，則所述比值S等於1，這樣通過計算光電編碼器輸出的脈衝個數Nl 和待測曲軸位置傳感器輸出的脈衝個數N2的差值，就可以得出曲軸位置傳 感器的具體缺齒或漏齒的情況。如果N1—N2等於5，則說明曲軸位置傳感 器有5個凸齒沒有檢測到，具有漏齒的故障；如果N1—N2等於一5，則說 明曲軸位置傳感器多檢測了5個凸齒，具有多齒的故障。
所述信號處理單元3還根據曲軸信號輪檢測單元1輸入的脈衝信號計算 曲軸信號輪的當前轉速，根據傳感器信號接收單元2輸入的脈衝信號計算脈 衝信號的強度，並將所計算的轉速和與該速度相對應的脈衝信號強度的峰值 發送到所述顯示單元4。由於本發明所檢測的曲軸位置傳感器為磁電式曲軸 位置傳感器，曲軸信號輪的轉動速度與曲軸位置傳感器輸出的交變電壓值的 振幅成正比，所述交變電壓值的振幅也就是所述的信號強度，因此所計算的 轉速應該與該轉速對應的最大信號強度成正比關係。這裡通過將所述轉速和 與轉速對應的信號強度輸出到顯示單元4，用戶可以很清楚地了解待測曲軸 位置傳感器的性能，在將曲軸傳感器用於發動機管理系統時，該項性能參數
可以為設計相應的處理電路提供參考。
所述顯示單元4可以是各種具有顯示功能的設備，例如LED顯示屏、 TFT顯示屏、CRT顯示屏等。所述顯示單元4為顯示器。
所述傳感器信號接收單元2和信號處理單元3可以是分開的電子設備也 可以是集成在一起的一個電子設備。所述傳感器信號接收單元2和信號處理 單元3可以為各種能夠實現上述接收和處理信號功能的電子設備，例如計算 機、數位訊號處理器等。如圖2所示，這裡所述信號處理單元3和傳感器信 號接收單元2集成在單片機中，所述裝置還包括信號整形單元5和AD轉換 單元6，所述信號整形單元5和AD轉換單元6分別連接在待測曲軸位置傳 感器和傳感器信號接收單元2之間，信號整形單元5用於將待測曲軸位置傳 感器發出的脈衝信號整形成單片機可接收的方波脈衝信號；所述AD轉換單 元6用於將待測曲軸位置傳感器產生的脈衝信號的峰值或谷值轉換成數字信 號發送到所述傳感器信號接收單元2中；傳感器信號接收單元2將所述信號 整形單元5和AD轉換單元6輸出的方波脈衝信號和數位訊號輸出，所述信 號處理單元3接收所述信號傳感器信號接收單元2輸出的方波脈衝信號和數 字信號，並根據曲軸信號輪檢測單元1輸出的方波脈衝信號計算曲軸信號輪 的當前轉速；比較曲軸信號輪檢測單元1和傳感器信號接收單元2輸出的兩 種方波脈衝信號的脈衝個數；並將所計算的轉速、脈衝個數比較結果以及 AD轉換單元6輸出的數位訊號輸出到顯示單元4中。
這裡所述信號整形單元5可以是包括電阻、電容以及電壓比較器的電路， 所述電阻、電容以及電壓比較器的連接關係為本領域技術人員所公知。所述 AD轉換單元6可以是各種能夠實現峰值採集和AD轉換的設備，如美信集 成產 品公司(Maxim Integrated Products)推出的MAX1324型晶片。
本發明還提供了一種曲軸位置傳感器的檢測方法，其中，所述方法包括
曲軸信號輪檢測步驟、傳感器信號接收步驟、信號處理步驟以及顯示步驟
所述曲軸信號輪檢測步驟用於檢測曲軸信號輪的機械幾何位移量並發出脈
衝信號；所述傳感器信號接收步驟用於接收待測曲軸位置傳感器產生的脈衝 信號，並將該脈衝信號輸出；所述信號處理步驟用於接收傳感器信號接收步 驟和曲軸信號輪檢測步驟輸出的脈衝信號，並將兩種脈衝信號進行比較；所 述顯示步驟用於顯示所述信號處理步驟的比較結果。
其中，所述信號處理步驟包括實時計算所述曲軸信號輪檢測步驟發送的 脈衝信號的個數Al以及傳感器信號接收步驟發送的脈衝信號的個數A2，將 Al乘於曲軸信號輪上的凸齒的個數和曲軸信號輪檢測步驟檢測曲軸信號輪 轉動一圈所發出的脈衝信號的個數的比值S，計算SXA1—A2，然後將所計 算的差值與此時刻之前所有差值累加，並將累加後的值輸出到所述顯示步 驟。
所述信號處理步驟還包括根據曲軸信號輪檢測步驟發出的脈衝信號計 算曲軸信號輪的當前轉速，根據傳感器信號接收步驟輸入的脈衝信號計算脈 衝信號的強度，並將所計算的轉速和與該速度相對應的脈衝信號強度的峰值 發送到所述顯示步驟。
在使用本發明提供的檢測裝置以及檢測方法進行曲軸位置傳感器的性 能檢測時，先將待測曲軸位置傳感器固定在靠近並且正對曲軸信號輪的齒輪 的位置，然後轉動曲軸信號輪，這樣曲軸信號輪每轉過一個凸齒，曲軸位置 傳感器中的傳感線圈中就會產生一個周期的交變電動勢，傳感線圈也就相應 的輸出一個脈衝信號。當曲軸信號輪轉動一周，曲軸位置傳感器便會產生與 曲軸信號輪上的缺齒個數相等的脈衝，這裡為60個。而於此同時，光電編 碼器也會檢測到曲軸信號輪的轉動並根據轉動的角度發送脈衝信號到所述 單片機，這裡所述光電編碼器每轉發送60個脈衝。所述曲軸位置傳感器將 所產生的脈衝信號同時發送到信號整形單元5和AD轉換單元6，經過信號 整形單元5和AD轉換單元6處理後的信號被發送到所述傳感器信號接收單
元2，傳感器信號接收單元2將所接收的信號發送到單片機，所述單片機實 時計算經信號整形單元5處理過的脈衝信號的脈衝個數和由光電編碼器發送 的脈衝信號的脈衝個數，並將兩者的差值與此時刻之前的所有差值累加，然 後將累加後的值在顯示器上輸出。如果差值為正，證明曲軸位置傳感器具有 漏齒故障；如果差值為負，證明曲軸位置傳感器具有多齒問題；所述差值越 大，證明漏齒或多齒故障越嚴重。所述單片機還根據光電編碼器發送的脈衝 信號計算曲軸信號輪的轉動速度，並且接收當前轉速下將經過AD轉換單元 6處理後的信號，即當前轉速下的信號強度，並將轉速值和當前轉速下的信 號強度輸出到顯示器上。通過上述裝置，用戶可以很清楚的在顯示器上觀察 到曲軸位置傳感器在不同轉速下的信號強度以及曲軸位置傳感器是否具有 漏齒或多齒故障。
權利要求
1、一種曲軸位置傳感器的檢測裝置，其特徵在於，所述檢測裝置包括曲軸信號輪檢測單元(1)、傳感器信號接收單元(2)、信號處理單元(3)和顯示單元(4)，所述信號處理單元(3)分別與曲軸信號輪檢測單元(1)、傳感器信號接收單元(2)和顯示單元(4)相連，曲軸信號輪檢測單元(1)用於檢測曲軸信號輪的機械幾何位移量並將所述位移量轉換為脈衝信號輸出；傳感器信號接收單元(2)用於接收待測曲軸位置傳感器產生的脈衝信號，並將該脈衝信號輸出；信號處理單元(3)，用於接收傳感器信號接收單元(2)和曲軸信號輪檢測單元(1)輸出的脈衝信號，並將兩種脈衝信號進行比較；顯示單元(4)，用於顯示所述信號處理單元(3)的比較結果。
2、 根據權利要求l所述的檢測裝置，其中，所述信號處理單元(3)中 存儲有曲軸信號輪上凸齒的個數和曲軸信號輪檢測單元(1)每檢測一轉所 輸出的脈衝個數的比值S，所述信號處理單元(3)實時計算所述曲軸信號 輪檢測單元(1)輸出的脈衝個數A1和傳感器信號接收單元(2)輸出的脈 衝個數A2，並計算差值SXA1—A2，將所計算的差值與此時刻之前所有差 值累加，並將累加後的值輸出到所述顯示單元(4)。
3、 根據權利要求1所述的檢測裝置，其中，所述信號處理單元(3)還 根據曲軸信號輪檢測單元(1)輸入的脈衝信號計算曲軸信號輪的當前轉速， 根據傳感器信號接收單元(2)輸入的脈衝信號計算脈衝信號的強度，並將 所計算的轉速和與該速度相對應的脈衝信號強度的峰值發送到所述顯示單 元(4)。
4、 根據權利要求l、 2或3所述的檢測裝置，其中，所述曲軸信號輪檢 測單元(1)為光電編碼器。
5、 根據權利要求l所述的檢測裝置，其中，所述顯示單元(4)為顯示器。
6、 根據權利要求1所述的檢測裝置，其中，所述信號處理單元(3)和 傳感器信號接收單元(2)集成在單片機中，所述裝置還包括信號整形單元(5)和AD轉換單元(6)，所述信號整形單元(5)和AD轉換單元(6) 分別連接在待測曲軸位置傳感器和傳感器信號接收單元(2)之間，信號整 形單元(5)用於將待測曲軸位置傳感器發出的脈衝信號整形成單片機可接 收的方波脈衝信號；所述AD轉換單元(6)用於將待測曲軸位置傳感器產 生的脈衝信號的峰值或谷值轉換成數位訊號發送到所述傳感器信號接收單 元(2)中；傳感器信號接收單元(2)將所述信號整形單元(5)和AD轉 換單元(6)輸出的方波脈衝信號和數位訊號輸出，所述信號處理單元(3) 接收所述信號傳感器信號接收單元(2)輸出的方波脈衝信號和數位訊號， 並根據曲軸信號輪檢測單元(1)輸出的方波脈衝信號計算曲軸信號輪的當 前轉速；比較曲軸信號輪檢測單元(1)和傳感器信號接收單元(2)輸出的 兩種方波脈衝信號的脈衝個數；並將所計算的轉速、脈衝個數比較結果以及 AD轉換單元(6)輸出的數位訊號輸出到顯示單元中。
7、 一種曲軸位置傳感器的檢測方法，其特徵在於，所述方法包括曲軸 信號輪檢測步驟、傳感器信號接收步驟、信號處理步驟以及顯示步驟所述曲軸信號輪檢測步驟用於檢測曲軸信號輪的機械幾何位移量並發 出脈衝信號； 所述傳感器信號接收步驟用於接收待測曲軸位置傳感器產生的脈衝信號，並將該脈衝信號輸出；所述信號處理步驟用於接收傳感器信號接收步驟和曲軸信號輪檢測步 驟輸出的脈衝信號，並將兩種脈衝信號進行比較；所述顯示步驟用於顯示所述信號處理步驟的比較結果。
8、 根據權利要求7所述的檢測方法，其中，所述信號處理步驟包括實 時計算所述曲軸信號輪檢測步驟發送的脈衝信號的個數Al以及傳感器信號 接收步驟發送的脈衝信號的個數A2，將A1乘於曲軸信號輪上的凸齒的個數 和曲軸信號輪檢測步驟檢測曲軸信號輪轉動一圈所發出的脈衝信號的個數 的比值S，計算SXA1—A2，然後將所計算的差值與此時刻之前所有差值累 加，並將累加後的值輸出到所述顯示步驟。
9、 根據權利要求7所述的檢測方法，其中，所述信號處理步驟還包括 根據曲軸信號輪檢測步驟發出的脈衝信號計算曲軸信號輪的當前轉速，根據 傳感器信號接收步驟輸入的脈衝信號計算脈衝信號的強度，並將所計算的轉 速和與該速度相對應的脈衝信號強度的峰值發送到所述顯示步驟。
全文摘要
一種曲軸位置傳感器的檢測裝置，其中，所述檢測裝置包括曲軸信號輪檢測單元(1)、傳感器信號接收單元(2)、信號處理單元(3)和顯示單元(4)，曲軸信號輪檢測單元(1)用於檢測曲軸信號輪的機械幾何位移量並將所述位移量轉換為脈衝信號輸出；傳感器信號接收單元(2)用於接收待測曲軸位置傳感器產生的脈衝信號，並將該脈衝信號輸出；信號處理單元(3)，用於接收傳感器信號接收單元(2)和曲軸信號輪檢測單元(1)輸出的脈衝信號，並將兩種脈衝信號進行比較；顯示單元(4)，用於顯示所述信號處理單元(3)的比較結果。使用檢測裝置可以很清楚地了解到曲軸位置傳感器有無漏齒或多齒的故障。
文檔編號G01D5/14GK101358858SQ200710129900
公開日2009年2月4日 申請日期2007年7月31日 優先權日2007年7月31日
發明者朱寶華, 顧建明 申請人:比亞迪股份有限公司