基於射頻辨識技術的絕對角位置檢測系統的製作方法

2023-10-10 22:27:44 1

專利名稱：基於射頻辨識技術的絕對角位置檢測系統的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及用於使用射頻辨識(RFID )來確定旋轉 輪的位置的系統和方法，且更具體地涉及用於使用RFID標籤來確定發 動機曲軸/凸輪軸位置的系統和方法，其中，所述標籤圍繞曲軸輪和/ 或凸輪軸輪的周邊定位。
背景技術：
如本領域熟知的那樣，內燃機包括曲軸，曲軸通過活塞在 氣缸中的移動而旋轉以提供驅動功率。內燃機也包括每個氣缸一個或 多個進氣閥和排氣閥，其在開啟和關閉之間的位置由一個或多個凸輪 軸確定。發動機控制器需要知曉發動機的位置，即曲軸和凸輪軸的位 置，使得它知曉何時將燃料和火花在適當的時間精確地輸送給每個氣 缸。當前內燃機通常採用安裝到曲軸後端的曲軸位置檢測輪 和安裝到凸輪軸前端的凸輪軸輪。曲軸輪和凸輪軸輪包括預定數量的 齒，所述齒具有預定寬度，在所述齒之間具有空間。磁阻傳感器或霍 耳效應傳感器相對於所述輪定位，且在所述輪上的每個齒的上升沿和 下降沿上提供電信號。釆用計數來自於傳感器的脈沖的算法，以提供 發動機位置的精確指示。以這種方式確定曲軸輪和凸輪軸輪的位置的 過程有時稱為模式識別。通常，去除至少兩個齒，使得傳感器將提供 指示發動機循環開始的參考的信號，從而針對每個氣缸的每個進氣、 排氣和點火恰當地定向。 在車輛啟動時，發動機控制器需要在可以啟動將燃料和火 花輸送給氣缸之前知曉循環的開始。因而，曲軸由發動^^啟動系統旋 轉，使得當曲軸位置檢測輪在去除的齒處的位置由傳感器檢測到時， 發動機控制器知曉循環可以啟動。然而，這有時需要曲軸旋轉一整轉。 此外，傳感器可能具有故障，不會即時獲取曲軸輪的參考位置的第一 指示。
由於發動機的位置以這種方式通過才莫式識別來確定，在發
4動機點火時不即時啟動發動機，因為發動機控制器必須首先從去除的 輪齒確定發動機的位置。

發明內容
根據本發明的教導，公開了使用RFID來確定旋轉輪的位 置的系統和方法。在一個實施例中，所述系統提供內燃機的曲軸/凸輪 軸的位置的即時確定。所述系統包括安裝到發動機的曲軸和凸輪軸之 一或兩者上的位置檢測輪、多個RFID標籤圍繞所述輪以預定間隔布 置，且RFID收發器靠近所述輪定位。當所述輪旋轉時，所述RFID收 發器發送詢問RFID標籤的信號，所述RFID標籤然後傳輸編碼信號給 所述收發器，所述編碼信號辨識輪相對於收發器的位置。因而，不管 輪處於什麼位置，所述RFID收發器都能夠詢問最靠近的RFID標籤且 即時知曉發動機的位置，從而發動機控制器能夠儘可能快地提供燃料 和火花給氣缸。本發明的附加特徵將從以下說明和所附權利要求結合附 圖顯而易見。


圖1是內燃機的簡化平面圖； 圖2是圖1所示的發動機的輪的視圖，包括RFID標籤；
圖3是相對於RFID標籤定位的RFID收發器的透^f見和 圖4是詢問兩個相鄰輪上的RFID標籤的RFID收發器的
平面圖。
具體實施例方式
涉及使用RFID收發器和RFID標籤來確定曲軸/凸輪軸位 置的系統的本發明的實施例的以下討論本質上 <又4又是示例性的，且決 無意圖限制本發明或其應用或使用。例如，本發明的用於確定輪位置 的RFID標籤詢問系統可以用於在除了確定發動機位置之外的其他系 統中在車輛運4亍和關閉時確定旋轉輪的位置。
圖1是內燃機10的簡化平面圖，內燃機10包括四個氣缸12，每個氣缸包括活塞14。活塞14聯接到曲軸16,且曲軸16聯接到 傳動帶18。曲軸輪20安裝到曲軸16的與傳動帶18相對的端部。每個 氣缸12包括進氣閥22和排氣閥24，進氣閥22和排氣閥24的位置由 凸輪軸26控制。凸輪軸26的一端聯接到帶18，且凸輪軸26的相對端 聯接到凸輪軸輪28。如本領域熟知的那樣，燃料噴射到氣缸12中，空氣通過 空氣進氣閥22引導到氣缸12中且來自於火花塞30的火花點火燃料/ 空氣混合物，從而驅動活塞14向下並旋轉曲軸16。當曲軸16旋轉時， 在排氣閥14開啟以將排氣驅出氣缸12時活塞14然後被往回向上驅動 到氣缸2中，使得該過程可以重複。該過程以周期性方式重複，以操 作發動機10。開啟閥22和24、將燃料噴射到氣缸12中和提供火花給 氣缸12需要準確定時。 根據本發明，RF詢問過程用於確定曲軸輪20和/或凸輪軸 輪28的位置，從而確定發動機的位置。圖2是包括旋轉輪42的RFID 詢問系統40的平面圖，旋轉輪42代表曲軸輪20或凸輪軸輪28。多個 RFID標籤44圍繞輪42的外邊緣48以預定間隔布置，如圖所示。RFID 收發器46靠近輪42定位，且搡作以在輪42旋轉時詢問經過收發器46 的每一個RFID標籤44。 RFID收發器46以預定頻率發送詢問信號50， 詢問信號由最靠近收發器46的RFID標籤44接收。詢問信號將激活 RFID標籤44且使RFID標籤44將獨特辨識信號傳輸回給收發器46， 使得由收發器46接收的信號辨識輪42的位置。RF詢問的基本原理是 本領域技術人員熟知的。
在該實施例中，RFID標籤44定位在輪42的邊緣48上。 在替代性實施例中，RFID標籤可定位在處於輪42外周的輪的表面52 上。RFID標籤44的取向可取決於輪42的位置和收發器46的必要位 置。這種RFID標籤可製成非常小，因而可圍繞輪42定位許多RFID 標籤44 ，以便提供輪42位置的即時和準確確定的期望解析度。 圖3是示出了系統的附加細節的RF詢問系統60的透視 圖。系統60包括上述類型的RFID標籤62和RFID收發器64。 RFID
收發器64包括天線70和功率級72。當RFID收發器64操作時，功率 級72由天線70傳輸一定頻率的信號，所述信號由RFID標籤62的天線68接收。由RFID標籤62接收的信號發送給處理器或EPROM或 ROM66，使之被激活且產生傳輸信號，所述傳輸信號由天線68以相同 頻率傳輸。從天線68傳輸的信號由天線70接收且由RF解調器74解 調。被解調的RF信號然後由濾波器76濾波以提供信號給發動機控制 器78。發送給發動機控制器78的信號可以是適合於本文所述的目的的 任何信號，例如包括由信號的佔空比提供的位模式的脈寬調製(PWM ) 信號或串行數據流。 處理器或EPROM或ROM66使得天線68傳輸與由旋轉輪 上的其他RFID標籤傳輸的信號不同的獨特信號，通常由一系列位表 示。取決於在輪上有多少個RFID標籤和傳輸的信息量，將確定需要的 位數。 如果輪42停止且輪的位置使得所述RFID標籤中的兩個位 於距收發器46約相同距離處，那麼收發器46可以同時詢問所述兩個 RFID標籤44,並提供平均值來確定輪42在標籤44之間的位置。取決於氣缸的取向和數量，某些內燃機可採用兩個凸輪 軸。根據本發明，可以使用單個RFID收發器來同時詢問兩個凸輪軸輪 上的RFID標籤。該實施例在圖4中示出，示出了第一凸輪軸輪90和 第二凸輪軸輪92。凸輪軸輪90包括圍繞凸輪軸輪90的邊緣布置的 RF1D標籤94，凸輪軸輪92包括圍繞凸輪軸輪92的邊緣布置的RFID 標籤96。 RFID收發器98定位在輪90和92之間，且當輪90和92旋 轉時，RFID收發器98同時地詢問輪90和92兩者上的RFID標籤94 和96。因而，收發器98將知曉輪90和92兩者的位置，因為所有RFID 標籤94和96將^皮不同地編碼。 前述描述但J義公開和描述了本發明的示例性實施例。本領 域技術人員從這種描述和附圖以及權利要求將容易認識到，在不偏離 由所附權利要求限定的本發明的精神和範圍的情況下可以對本文作出 各種變化、修改和變型。
權利要求
1.一種用於提供RF詢問的系統，所述系統包括至少一個輪；圍繞所述至少一個輪的外周布置的多個RFID標籤；和靠近所述至少一個輪定位的RFID收發器，當輪旋轉時，所述RFID收發器發送詢問信號給所述至少一個輪，所述詢問信號激活所述RFID標籤並使所述RFID標籤傳輸編碼信號，所述編碼信號由所述收發器接收且辨識輪的位置。
2. 根據權利要求1所述的系統，其中，所述至少一個輪是附接到車輛發動才兒中的曲軸的端部上的曲軸輪。
3. 根據權利要求1所述的系統，其中，所述至少一個輪是附接到車輛發動機中的凸輪軸的端部上的凸輪軸輪。
4. 根據權利要求3所述的系統，其中，所述至少一個輪是每個都安裝到獨立凸輪軸的端部的兩個凸輪軸輪，所述RFID收發器詢問所述兩個輪上的RFID標籤。
5. 根據權利要求1所述的系統，其中，所述RFID標籤安裝到所述至少一個輪的外邊緣上。
6. 根據權利要求1所述的系統，其中，所述RFID標籤安裝到所述至少一個輪的表面上。
7. 根據權利要求1所述的系統，其中，所述RFID收發器提供輸出信號，所述輸出信號是脈寬調製信號，所述脈寬調製信號具有辨識編碼信號的位模式的佔空比。
8. 根據權利要求1所述的系統，其中，所述RFID收發器輸出串行數據流。
9. 根據權利要求1所述的系統，其中，每個RFID標籤包括由纏繞天線環繞的處理器或EPROM或ROM。
10. —種用於確定內燃機中曲軸輪的位置的系統，所述系統包括圍繞所述曲軸輪的外周布置的多個RFID標籤；和靠近所述曲軸輪定位的RFID收發器，當曲軸輪旋轉時，所述RFID收發器發送詢問信號給所述曲軸輪，所述詢問信號激活所述RFID標籤以傳輸編碼信號，所述編碼信號由所述收發器接收且辨識輪的位置。
11. 根據權利要求10所述的系統，其中，所述RFID標籤安裝到所述至少一個輪的外邊緣上。
12. 根據權利要求10所述的系統，其中，所述RFID標籤安裝到所述至少一個輪的表面上。
13. 根據權利要求10所述的系統，其中，所述RFID收發器提供輸出信號，所述輸出信號是脈寬調製信號，所述脈寬調製信號具有辨識編碼信號的位模式的佔空比。
14. 根據權利要求10所述的系統，其中，所述RFID收發器輸出串行數據流。
15. 根據權利要求10所述的系統，其中，每個RFID標籤包括由纏繞天線環繞的處理器或EPROM或ROM。
16. —種用於確定內燃機中至少一個凸輪軸輪的位置的系統，所述系統包括圍繞所述至少一個凸輪軸輪的外周布置的多個RFID標籤；和靠近所述至少一個凸輪軸輪定位的RFID收發器，當至少一個凸輪軸輪旋轉時，所述RFID收發器發送詢問信號給所述至少一個凸輪軸輪，所述詢問信號激活所述RFID標籤並使所述RFID標籤傳輸編碼信號，所述編碼信號由所述收發器接收且辨識輪的位置。
17. 根據權利要求16所述的系統，其中，所述至少一個凸輪軸輪是各安裝到獨立凸輪軸的端部的兩個凸輪軸輪，所述RFID收發器詢問所述兩個輪上的RFID標籤。
18. 根據權利要求16所述的系統，其中，所述RFID標籤安裝到所述至少 一 個凸輪軸輪的外邊緣上。
19. 根據權利要求16所述的系統，其中，所述RFID標籤安裝到所述至少一個凸輪軸輪的表面上。
20. 根據權利要求16所述的系統，其中，所述RFID收發器提供輸出信號，所述輸出信號是脈寬調製信號，所述脈寬調製信號具有辨識編碼信號的位模式的佔空比。
全文摘要
公開了使用RFID來確定旋轉輪的位置的系統。在一個實施例中，所述系統包括安裝到發動機的曲軸和凸輪軸之一或兩者上的位置檢測輪。多個RFID標籤圍繞所述輪以預定間隔布置，且RFID收發器靠近所述輪定位。當所述輪旋轉時，所述RFID收發器發送詢問RFID標籤的信號，所述RFID標籤然後傳輸編碼信號給所述收發器，所述編碼信號辨識輪相對於收發器的位置。因而，不管輪處於什麼位置，所述RFID收發器都能夠詢問最靠近的RFID標籤且即時知曉發動機的位置，從而發動機控制器能夠儘可能快地提供燃料和火花給氣缸。
文檔編號G01S3/46GK101675357SQ200880014657
公開日2010年3月17日 申請日期2008年4月22日 優先權日2007年5月3日
發明者Q·馬 申請人:通用汽車環球科技運作公司