專利名稱：汽車發(fā)動機控制系統(tǒng)的節(jié)氣門位置傳感器及工作方法
汽車發(fā)動機控制系統(tǒng)的節(jié)氣門位置傳感器及工作方法技術領域 本發(fā)明涉及一種傳感器，更具體地說涉及汽車發(fā)動機控制系 統(tǒng)的節(jié)氣門位置傳感器及工作方法。
背景技術：
為了符合不斷發(fā)展的社會生產和生活需要，現代汽車使用越 來越多的新技術已經成為一種必然趨勢。這些新技術的應用給汽車帶來了 諸多益處，對不同負載、路段、環(huán)境、行駛和操作狀況的反應日益完善、 迅速；改善了車輛的經濟性；降低了排放；提高了駕乘的舒適性。但是， 這些新技術的應用在給汽車帶來日漸完備功能的同時，也對整個汽車電氣 系統(tǒng)可靠性提出了更高的要求，采用大量的電子裝置不僅要能夠抵抗外界 環(huán)境可能出現的干擾，如雷電、車輛附近是否有高壓源、是否使用大功率 的無線發(fā)射設備。也必須考慮汽車內部電源、電磁場的干擾，如電源波動、 線圈點火引起的干擾、以及電子設備和產品中的大量電容和電感帶來的干 擾，這些外界環(huán)境和內部產生的電磁波都會對汽車電子系統(tǒng)產生不良的影 響，甚至損壞電子元器件。因此，在設計汽車電子零部件的時候，就應該特別考慮到，器件的抗 干擾性，盡量減少因電磁干擾對系統(tǒng)帶來的影響。發(fā)動機控制系統(tǒng)在整個 汽車配件組成中扮演著十分重要的角色，節(jié)氣門位置傳感器是發(fā)動機控制 系統(tǒng)中比較關鍵的零部件之一，在以往的節(jié)氣門位置傳感器中，該節(jié)氣門 位置傳感器的結構主要由殼體、殼蓋、電刷搖臂、電刷、電路板、接線端 子及端子護套等組成，采用單一組碳膜電阻、電刷、單輸出信號的設計， 當電路受到干擾，如電源波動時，ECU讀取的節(jié)氣門位置傳感器輸出的電 壓信號會發(fā)生偏差，由于節(jié)氣門位置傳感器只有單一信號輸出，當輸出信 號發(fā)生偏差時，測量結果就不準確了，勢必會影響ECU對發(fā)動機的控制。 這樣就會將會波及到發(fā)動機正常的點火、噴油，對車輛的使用造成不利影 響。同時， 一旦這組碳膜電阻或電刷損壞，那節(jié)氣門位置傳感器就完全失 效了，將會更嚴重地影響發(fā)動機的正常工作
發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題之一是提供一種可以抗干擾、且 具有冗余設計的汽車發(fā)動機控制系統(tǒng)的節(jié)氣門位置傳感器。本發(fā)明包括碳膜電阻、電刷、電刷搖臂，碳膜安裝在電路基板上，電 刷搖臂安裝在傳感器的節(jié)氣門軸安裝位置上，電刷安裝在電刷搖臂上，其 特征在于所述的碳膜、電刷分別為兩組，屬于不同組的兩條可以輸出兩 個不同的、互補性的電壓信號的碳膜連接ECU。所述的兩組碳膜為四條，從上往下，依次兩條碳膜為一組，所述的兩 組電刷對應地為四個。所述的四條碳膜的中間兩條的兩端分別連接電壓值相等、極性相反的電壓，上下兩條碳膜分別與ECU連接。這種結構連線簡單，僅采用4個引腳。所述的四個電刷安裝在同一個電刷搖臂上，從搖臂的節(jié)氣門安裝孔到 搖臂尾部，依次兩個電刷為一組。所述的四條碳膜為同心弧線結構。本發(fā)明所要解決的技術問題之二是提供一種所述的汽車發(fā)動機控制系 統(tǒng)節(jié)氣門位置傳感器的工作方法。所述的使用方法包括以下步驟(1) 節(jié)氣門位置傳感器工作時，兩組碳膜輸出的兩個互補的電壓信 號同時輸入ECU;(2) ECU根據兩個電壓信號互補的特點，判斷信號是否受到較大干 擾， 一旦受到較大干擾，ECU可以通過計算信號偏差量修正干擾量，將偏 差的信號電壓值還原到合理范圍。所述的兩組碳膜中間兩條的兩端分別連接電壓值相等、極性相反的電 壓U，兩組碳膜輸出的兩個互補的電壓信號U1 、 U2滿足U1+U2二U。在一組碳膜或電刷損壞時，ECU也可以通過兩組碳膜輸出信號互補這 一特性，獲得有效信號U^U-U2 ，繼續(xù)工作。本發(fā)明由于采用兩組碳膜輸出兩個不同的、互補性的電壓信號到 ECU。因此ECU可以根據兩個電壓信號互補的特點，對有必要修正的信號 進行修正，對發(fā)動機控制的準確性就可以得到一定的提高，實現了較好的 抗干擾性。同時，本發(fā)明還具有冗余性，即一組碳膜或電刷損壞時，ECU 也可以通過兩組碳膜輸出信號互補這一特性，獲得有效信號，繼續(xù)工作。
圖l是傳感器殼蓋方向的外形圖；圖2是傳感器與節(jié)氣門軸連接方向的外形圖；圖3是傳感器縱軸中心線剖面圖(縱軸中心線如圖2);圖4是傳感器電刷搖臂的主視圖；圖5是傳感器電刷搖臂的俯視圖；圖6是傳感器內碳膜及電刷的示意圖；圖7是傳感器碳膜電路布置圖；圖8是傳感器的電刷搖臂及電刷結構示意圖，采用雙電刷結構；圖9是圖6中兩對碳膜電阻的Up/U—節(jié)氣門轉角對應關系，其中Up是指電刷接觸到碳膜相應位置時的輸出電壓值，U為電源電壓；圖IO是干擾前后，兩對碳膜電阻Up/U—節(jié)氣門轉角對應關系曲線的變化；圖11是ECU對信號的修正過程的流程圖。圖中1、接線端子，11、電路基板上的引腳，12、電路基板上的引腳， 13、電路基板上的引腳，14、電路基板上的引腳，2、端子護套，3、電刷 搖臂，4、殼蓋，5、電路板，6、節(jié)氣門軸安裝孔，7、電刷搖臂尾部，81、 碳膜，82、碳膜，83、碳膜，84、碳膜，91、電刷，92、電刷，93、電刷， 94、電刷。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明。該節(jié)氣門位置傳感器的外形結構，如圖1、 2所示，外形簡潔，制造簡 單。圖3是其剖面結構，標注出了該位置傳感器的主要組成部分該節(jié)氣 門位置傳感器由殼體、殼蓋4、電刷搖臂3、電刷、電路板5、接線端子l 及端子護套2等組成，接線端子1一共4只11、 12、 13、 14，作為引腳分 別與電源、地線、ECU相連；端子護套2主要作用是保護端子以及保證端 子與外部連接時的可靠性，并具有防水密封性；電刷搖臂3與傳感器節(jié)氣 門軸安裝孔6相連。其中電刷搖臂如圖4和圖5所示。電刷搖臂的主要作 用是配合節(jié)氣門軸一起做同軸轉動，從而帶動尾部的電刷在碳膜上滑動。實施方式中的電噴節(jié)氣門位置傳感器安裝在節(jié)氣門體上，如圖4、圖 5、圖6、圖7、圖8所示，包括碳膜、電刷、電刷搖臂，碳膜安裝在電路 基板上，共四條，從上往下，依次兩條碳膜為一組，即碳膜81、碳膜82
為第一組，碳膜83、碳膜84為第二組。中間兩條碳膜82、 83的兩端分別 連接電壓值相等、極性相反的電壓，上下兩條碳膜81、 84分別與ECU連 接。電刷搖臂3安裝在節(jié)氣門軸安裝孔6上，電刷安裝在電刷搖臂3上， 電刷總共為四個，四個電刷安裝在同一個電刷搖臂3上，從搖臂3的節(jié)氣 門軸安裝孔到搖臂尾部7，依次兩個電刷為獨立一組，即電刷91、電刷92 為第一組，電刷93、電刷94為第二組。兩組碳膜均采用同心弧線設計， 這種設計方式，能夠使碳膜配合兩組電刷轉動時的同心圓弧軌跡，有效地 向ECU輸出信號，且結構簡單、易行。電路基板上的碳膜電阻和電路的布置如圖7中所示，4個引腳定義分別是腳11——碳膜第一組的信號輸出腳12——電源輸入腳13——碳膜第二組的信號輸出腳14——接地節(jié)氣門門板一轉動，搖臂也帶著兩組電刷進行同軸轉動。如果在碳膜 兩端加上合適的電壓，兩組電刷在碳膜電阻上滑動的同時，也為ECU提供 兩個電壓信號，這兩個信號在未受到干擾前有互補特性。這種特性可以幫 助ECU判斷信號是否受到干擾，如果受到干擾，就可以經過修正，及時還 原干擾信號，增加傳感器的準確性。這就是實施方式中的電噴節(jié)氣門位置 傳感器的基本工作原理。下面結合附圖9、附圖IO、附圖ll，來進一步說明實施方式中的電噴節(jié)氣門位置傳感器的工作過程。假設輸入電源為U，第一組碳膜輸出信號為U1，第二組碳膜輸出信號 為U2 ，隨著節(jié)氣門門板的轉動，Ul 、 U2隨門板旋轉角度變化的曲線如 圖9所示，這兩條曲線是斜率完全互補的線性曲線，也就是說，無論節(jié)氣 門門板旋轉至允許角度范圍內的任一角度，始終有U1+U2=U 。該節(jié)氣門位置傳感器工作時，輸出的兩個電壓信號同時輸入ECU， U2 信號的作用是幫助ECU判斷信號是否受到干擾并計算出干擾量，從而修正 Ul信號。而被修正后的Ul信號就是ECU修正發(fā)動機噴油點火所需的信 號。 一旦節(jié)氣門位置傳感器受到干擾，Ul 、 U2信號就會出現偏差，如圖 IO所示，假設V為偏差量，發(fā)生偏差后的信號為U1'、 U2'。此時ECU采集到ur、 U2'后，如果不進行修正，則系統(tǒng)輸出的指令會有一定的誤有作用在排氣閥32的桿42上的凸輪40。通過裝置44來控制非汽化進氣閥24的運動，從而使孔口打開/關閉，該裝置 44允許改變其提升規(guī)律，尤其是在其打開和關閉時刻，通常稱為WT (可變閥定 時)。有利的是，這些WT類型的裝置基本包括轉動的凸輪軸46，該凸輪軸46稱 為進氣凸輪軸，并設有作用在進氣閥24的桿50上的凸輪48。當然，這兩個凸輪軸可以通過與任何發(fā)動機配裝在一起的諸如定時鏈或帶之類 的任何已知裝置來同步驅動。通過獨立于進氣凸輪軸46的附加控制裝置來提供對于碳化空氣進氣閥22的控制。這些附加裝置可以是通過諸如上述定時鏈或帶之類的任何已知裝置來與進氣 凸輪軸和排氣凸輪軸同步驅動的第三凸輪軸。有利的是，如同在下文中所更詳細描述的，這些附加控制裝置包括用于由排氣 凸輪軸38控制的、用于致動碳化空氣進氣閥22的裝置52。這些致動裝置包括閥桿54，該閥桿54具有安裝成在樞軸56上轉動的桿，該 樞軸56固定至發(fā)動機，更具體地說固定至汽缸蓋位于閥22和排氣凸輪軸之間的部 分。該閥桿54因此包括兩個桿臂， 一個桿臂位于樞軸和放置在閥22的桿58上的 該閥桿54末端之間，另一個桿臂位于樞軸和放置在由排氣凸輪軸38支承的凸輪 60上的另一末端之間。通過諸如任何發(fā)動機通常都設有的發(fā)動機計算機之類的控制單元(未示出)， 來控制VVT類型的進氣凸輪軸46。該發(fā)動機計算機包括圖譜或圖表，從而能夠根 據發(fā)動機的運行條件，來實施或不實施給存在于燃燒室中的殘余燃燒廢氣掃氣的階 段，以及在預定時刻和持續(xù)選定時間的燃料噴射。熟悉本領域的技術人員可以推知由排氣凸輪軸38支承的凸輪40、 60、以及在閥桿54的末端和樞軸56之間的各個桿臂的輪廓和角度偏移，從而進氣閥22在鄰 近排氣閥32關閉時開始打開。因此，當運行時并且在發(fā)動機所需的動力變化的情況下，或者當該發(fā)動機在低 或中速和高負荷的情況下其運行的構造中，給發(fā)動機供給增壓空氣，并且實施燃燒 廢氣的掃氣階段，且在發(fā)動機的排氣循環(huán)結束時和在進氣循環(huán)開始時閥交疊。在這種情況下，參見圖2 (部分B)，排氣閥32通常在排氣下死點(PMBe) 附近打開，并且在由排氣凸輪軸38支承的凸輪40的作用下，它在進氣上死點 (PMHa)附近關閉。發(fā)動機計算機在PMHa附近控制VVT型凸輪軸46，該凸輪
權利要求
1、汽車發(fā)動機控制系統(tǒng)的節(jié)氣門位置傳感器，包括碳膜電阻、電刷、電刷搖臂，碳膜安裝在電路基板上，電刷搖臂安裝在傳感器的節(jié)氣門軸安裝位置上，電刷安裝在電刷搖臂上，其特征在于所述的碳膜、電刷分別為兩組，屬于不同組的兩條可以輸出兩個不同的、互補性的電壓信號的碳膜連接ECU。
2、 根據權利1所述的電噴節(jié)氣門位置傳感器，其特征在于所述的兩 組碳膜為四條，從上往下，依次兩條碳膜為一組，所述的兩組電刷對應地 為四個。
3、 根據權利2所述的電噴節(jié)氣門位置傳感器，其特征在于所述的四 條碳膜中間兩條的兩端分別連接電壓值相等、極性相反的電壓，上下兩條碳膜分別與ECU連接。
4、 根據權利2所述的電噴節(jié)氣門位置傳感器，其特征在于所述的四個電刷安裝在同一個電刷搖臂上，從搖臂的節(jié)氣門軸承安裝孔到搖臂尾部， 依次兩個電刷為一組。
5、 根據權利2所述的電噴節(jié)氣門位置傳感器，其特征在于所述的四條碳膜為同心弧線結構。
6、 汽車發(fā)動機控制系統(tǒng)的節(jié)氣門位置傳感器的工作方法，包括以下步驟(1) 節(jié)氣門位置傳感器工作時，兩組碳膜輸出的兩個互補的電壓信 號同時輸入ECU;(2) ECU根據兩個電壓信號互補的特點，判斷信號是否受到較大干 擾， 一旦受到較大干擾，ECU可以通過計算信號偏差量修正干擾量，將偏 差的信號電壓值還原到合理范圍。
7、 根據權利6所述的工作方法，其特征在于所述的兩組碳膜中間兩 條的兩端分別連接電壓值相等、極性相反的電壓U，兩組碳膜輸出的兩個 互補的電壓信號U1 、 U2滿足U1+U2二U。
8、 根據權利6所述的工作方法，其特征在于在一組碳膜或電刷損壞 時，ECU也可以通過兩組碳膜輸出信號互補這一特性，獲得有效信號111= U-U2 ，繼續(xù)工作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有抗干擾和冗余性的汽車發(fā)動機控制系統(tǒng)節(jié)氣門位置傳感器原理及其工作方法。此傳感器包括碳膜電阻、電刷、電刷搖臂等。碳膜電阻在電路基板上，電刷搖臂在傳感器的節(jié)氣門軸安裝位置上，電刷安裝在電刷搖臂上。其特征在于所述的碳膜、電刷分別為兩組，屬于不同組的兩條可以輸出兩個不同的、互補性的電壓信號的碳膜連接ECU。本發(fā)明由于采用兩組碳膜輸出兩個不同的、互補性的電壓信號到ECU。因此ECU可以根據兩個電壓信號互補的特點，對有必要修正的信號進行修正，從而對發(fā)動機控制的準確性就可以得到一定提高，實現了較好的抗干擾性。同時，本發(fā)明還具有冗余性，即一組碳膜或電刷損壞時，ECU也可以通過兩組碳膜輸出信號互補這一特性，獲得有效信號，繼續(xù)工作。
文檔編號F02D41/14GK101117921SQ20061006200
公開日2008年2月6日 申請日期2006年8月2日 優(yōu)先權日2006年8月2日
發(fā)明者偉 姚, 歐陽方杰 申請人:比亞迪股份有限公司