凸轮轴传感器的处理方法
阅读说明：本技术 凸轮轴传感器的处理方法 (Processing method of camshaft sensor ) 是由 P·祖博夫 于 2019-07-11 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于凸轮轴传感器(1)的设备和处理方法,该类型的凸轮轴传感器包括带齿的凸轮轴轮(2)和能够检测齿沿的相对的感测元件(3),该处理方法包括以下步骤：通过所述感测元件检测新的齿沿(k)；为新的齿沿(k)计算凸轮轴轮(2)的转速(Wk)；与由所述感测元件检测的前一齿沿(k-1)的凸轮轴轮的转速(Wk-1)进行比较；如果凸轮轴轮(2)的转速(Wk)在新的齿沿(k)和前一齿沿(k-1)之间变化较小,则新的齿沿(k)被验证有效,否则新的齿沿(k)被拒绝。(The invention relates to a device and a processing method for a camshaft sensor (1) of the type comprising a toothed camshaft wheel (2) and an opposite sensing element (3) capable of detecting the tooth edges, the processing method comprising the steps of: detecting a new tooth edge (k) by the sensing element; calculating the rotational speed (Wk) of the camshaft wheel (2) for the new tooth flank (k); comparing the rotational speed (Wk-1) of the camshaft wheel with the previous tooth edge (k-1) detected by the sensing element; if the rotational speed (Wk) of the camshaft wheel (2) varies less between the new tooth flank (k) and the preceding tooth flank (k-1), the new tooth flank (k) is validated, otherwise the new tooth flank (k) is rejected.)
技术领域
本发明涉及测量领域，且更具体地涉及凸轮轴传感器领域。本发明尤其涉及通过确认齿沿的有效性来处理测量信号的可靠性。
背景技术
在汽车中，已知使用凸轮轴传感器来精确地知道凸轮轴的角位置，特别是执行发动机控制。
如图1所示，这种凸轮轴传感器1通常包括与凸轮轴一起旋转连接的凸轮轴轮2。该凸轮轴轮2具有已知的特定轮廓。该轮廓通常包括数量减少的齿，通常为四个，这些齿在其角度范围和间距上都是不规则的。凸轮轴传感器1还包括相对于发动机缸体固定的感测元件3，该感测元件3能够检测特定轮廓，并且为此目的与凸轮轴轮2的周边相对设置。根据一个实施例，凸轮轴轮2是金属的，并且感测元件3能够像霍尔效应传感器一样检测金属。因此，可以检测上升的齿沿（齿的开始）或下降的齿沿（齿的结束）。由于齿数少，上升沿和下降沿都被利用。有利的是，齿长度和齿间间隔长度不同。这使得以已知的方式，典型地通过形状识别方法，有可能在几次凸轮轴旋转中识别凸轮轴轮。识别包括确定感测元件3看到了哪个齿。该识别使得当感测元件3检测到齿沿时，可以知道所述齿沿属于哪个齿。因此，至少在齿沿检测期间，该识别使得能够精确地知道凸轮轴的角位置。
为了保持通过该识别提供的角度设置，必须检测所有的齿沿，且只检测否则会有使凸轮轴观察角位置偏移的风险的齿沿。
感测元件3在至少两种已知情况下会被欺骗。在第一种情况下，电干扰会导致测量信号出现峰值，这可能会与齿沿混淆。在第二种情况下，凸轮轴至少反转一次旋转方向。然后，感测元件3检测到一个齿沿，该齿沿不是预期的下一个齿沿，而是再次检测到的并且是相反类型的紧接着先前检测到的齿沿（当旋转反向时，在一个旋转方向上上升类型的齿沿被检测为下降类型的齿沿，反之亦然）。
为了辨别这种异常的齿沿，处理来自感测元件3的信号的各种方法是已知的。
第一种方法是继续使用在识别过程中采用的方法来识别凸轮轴轮2，以便验证每个齿沿。
FR 2991720提出了另一种方法。它使用齿周期历史（上升沿和下降沿之间的周期）来构建时间指标和角度指标。如果对这两个指标进行比较，发现它们在给定的公差范围内，则齿沿被验证有效。
另一种方法是通过曲轴传感器测量凸轮轴轮2的齿沿的角位置。如果该测量值与理论值相符，可能指定了公差，则齿沿被验证有效。
所有这些基于时间和/或角度指标的方法都有一个共同的缺点。为了容忍凸轮轴的大的速度变化，有必要大大扩大验收公差。此外，所采用的指标必须考虑到短和长的齿或齿间间隙。适应短齿或齿间间隙的加宽公差变成用于长齿或齿间间隙的非常宽的公差。
为了考虑速度变化，通常使用200%的公差。然而，干扰峰和范围为20°的齿之间的长度差仅为33%。因此，有可能将干扰峰与小齿混淆。在某些配置中，可能会将随后的齿沿与检测到的最后一个齿沿混淆，检测到的最后一个齿同样是以相反的方向检测到的。结果，一种或多种方法失去了它们的辨别能力。
发明内容
本发明的目的是提出一种处理方法，该方法允许凸轮轴传感器验证在其信号上看到的齿沿检测与随后的齿沿很好地对应。
这个目的是通过使用一种新的测试来实现的，该测试可应用于齿沿的每次检测，并且使得验证所述齿沿是否有效成为可能。该测试可用于替代或补充上述测试。
本发明涉及一种用于凸轮轴传感器的处理方法，该类型的凸轮轴传感器包括带齿的凸轮轴轮和能够检测齿沿的相对的感测元件，该方法包括以下步骤：
•通过所述感测元件检测新的齿沿；
•为新的齿沿计算凸轮轴轮的转速；
•与由所述感测元件检测的前一齿沿的凸轮轴轮的转速进行比较；
•如果新的齿沿和前一齿沿之间的凸轮轴轮转速变化较小，则新的齿沿被验证有效，否则新的齿沿被拒绝。
根据另一个特征，通过新的齿沿与前一齿沿分开的角度与新的齿沿与前一齿沿分开的周期的比值来计算转速。
根据另一个特征，角度取为等于其理论值。
根据另一个特征，如果新的齿沿的转速与前一齿沿的转速的比值包括在第一阈值和第二阈值之间，则转速的变化较小，优选地，第一阈值和第二阈值彼此相反。
根据另一个特征，第二阈值包括在1和10之间，优选在1和3之间，更优选在1和1.5之间，更优选等于1.2。
根据另一个特征，如果新的齿沿的转速和前一齿沿的转速之间的差值的绝对值低于第三阈值，则转速的变化较小。
根据另一个特征，第三阈值包括在曲轴的200和1000转/分钟之间，优选基本上等于曲轴的500转/分钟。
本发明还涉及一种能够实现前述权利要求中任一项所述方法的设备。
附图说明
本发明的其他特征和创新优势将通过阅读以下描述变得显而易见，以下描述是通过非限制性示例的方式并参考附图提供的，其中：
-已经描述的图1示出了凸轮轴传感器的原理，
-图2示出了基于时间和齿沿验证有效的凸轮轴信号，
-图3示出了相同的凸轮轴信号，该信号是基于时间和齿沿验证无效。
具体实施方式
为了更加清楚，在所有附图中，相同或相似的元件由相同的附图标记表示。
根据本发明的方法使得能够处理来自凸轮轴传感器1的信号，以确定新的齿沿是否有效，从而使测量更加稳健。
图2和图3示出了来自凸轮轴传感器1的这种测量信号。该信号基本上再现了凸轮轴轮2的轮廓。所呈现的信号包括基于时间t的4个齿D1-D4。一个干扰P已经引入，可能会与一个齿沿混淆。
为了验证齿沿，该处理方法包括以下步骤。在第一步骤中，检测到新的齿沿。这个新的齿沿以相对的方式标记为k。前一齿沿标记为k-1，而后一齿沿标记为k+1。同样，在齿沿上标记各种数值。Wk是用检测齿沿k时已知的信息确定的转速。Tk是前一齿沿k-1和新的齿沿k之间经过的“齿周期”或时间。Ak是前一齿沿k-1和新的齿沿k之间的角度。
对于新的齿沿k，在第二步骤中计算凸轮轴轮2的转速Wk。
在第三步骤中，将凸轮轴轮2的转速Wk与在前一齿沿k-1的前一验证期间为前一齿沿k-1计算的凸轮轴轮2的转速Wk-1进行比较。
特别是由于有限的加速度，凸轮轴的转速以及凸轮轴轮2的转速具有一定的规律性。因此，在前一齿沿k-1和新的齿沿k之间经过的时间间隔非常短，该速度在两个齿沿k-1、k之间不会有非常大的变化。因此，通过分析凸轮轴轮2的转速Wk在前一齿沿k-1和新的齿沿k之间的变化，可以验证这种变化是否足够小从而合理，因为在机械限制方面这是可能的。转速Wk的微小变化使得新的齿沿k可以被验证有效。相比之下，过大的变化会导致新的齿沿k被验证无效。
速度变化过大的齿沿不对应于有效的齿沿。其所涉及的是干扰或凸轮轴旋转方向反转后观察到的沿。因此，它可以被忽略而不产生任何后果。
通过将前一齿沿k-1和新的齿沿k隔开的角度Ak与前一齿沿k-1和新的齿沿k隔开的周期Tk相关来计算凸轮轴轮2在新的齿沿k处的瞬时速度Wk。
通常通过测量前一齿沿k-1和新的齿沿k之间的时间距离从凸轮轴传感器2的信号中提取周期Tk或齿周期。
角度Ak取为等于其理论值。该理论值是已知的，因为凸轮轴轮2已经被预先识别。因此，与前一齿沿k-1一样，新的齿沿k被识别，并因此识别它们的角距离。
这是根据本发明的方法的优点，因为它不使用曲轴传感器。而且，根据本发明的方法可以在曲轴传感器发生故障的情况下以降级模式实施。
应该注意的是，时间Tk是前一齿沿k-1与有效地检测到的新的齿沿k分开的时间，无论这个新的齿沿是否有效。相比之下，角度Ak是前一齿沿k-1与理论上的后一齿沿的角度。在有效的新的齿沿k的情况下，存在重合。然而，在无效的新的齿沿k的情况下，比预想的更早或更晚出现，角度Ak是前一齿沿k-1与正常预期齿沿的分开角度。在新的齿沿k较早出现的情况下，通常预期的齿沿是齿沿k+1。在新的齿沿k较晚出现的情况下，测量信号中不存在通常预期的齿沿。
现在参考图2，该方法被应用于有效的齿沿。新的齿沿k是齿D3的下降沿。凸轮轴传感器1对新的齿沿k的检测使得能够确定齿周期Tk，也就是说，新的齿沿k（这里是齿D3的下降沿）与前一齿沿k-1（这里是齿D3的上升沿）分开的周期。相应的角度Ak是已知的：这是齿D3的角长。然后可以通过将角度Ak与时间Tk相关来计算速度Wk，可能分配了比例因子F，也就是说根据公式Wk = F. Ak / Tk。
因子F有利地使得可以用表示单位如弧度/秒-1或转数/分-1来表示速度Wk。可以说，角度是用曲轴参照系表示的。这种参照系通常在汽车中用作参照物，以区别于以半速旋转的凸轮轴。
然后可以将该速度Wk与先前为前一齿沿k-1确定的速度Wk-1进行比较。这里发现两个齿沿k-1和k之间的速度变化很小。因此，齿D3的下降沿被验证有效。
应该注意的是，先前为前一齿沿k-1确定的速度Wk-1是指为紧接的前一齿沿确定的速度，但尤其是为被验证有效的齿沿确定的速度。在整个方法中，当一个齿沿被验证无效并被拒绝时，它被认为是从未存在过的。这同样适用于时间Tk和角度Ak的数值。
现在参考图3，该方法被应用于无效的齿沿，这里是由电干扰P人工引起的沿。替代地，无效的齿沿可能是由凸轮轴旋转方向的变化产生的齿沿，并且会产生早于或晚于预期的齿沿。新的齿沿k在这里是干扰P。凸轮轴传感器1对新的齿沿k的检测使得能够确定齿周期Tk，也就是说，新的齿沿k（这里是干扰P）与前一齿沿k-1（这里是齿D3的下降沿）分开的周期。相应的角度Ak是已知的。然而，新的理论预期的齿沿是齿4的上升沿。此外，角度Ak是齿D3的下降沿和齿D4的上升沿之间的角度。它不对应于周期Tk。然后可以通过将角度Ak与时间Tk相关来计算速度Wk。
这个新的速度Wk然后可以与先前为前一齿沿确定的速度进行比较。这里，角度Ak和齿周期Tk之间的不对应导致两个齿沿k-1和k之间的速度变化过大。因此，干扰P不会被验证有效。
至少有两种不同的测试可以确定转速Wk的变化是否很小，足以使这种变化成为合理的。
根据第一测试，确定新的齿沿k的转速Wk与前一齿沿k-1的转速Wk-1的比值。如果所述比值包含在第一阈值S1和第二阈值S2之间，则速度的变化很小，即S1 < Wk / Wk-1 <S2。优选地，第一阈值S1和第二阈值S2彼此相反。然后公式变成1 / S2 < Wk / Wk-1 < S2。
该第二阈值S2包含在上限1和10之间。优选地，它包含在1和3之间。更优选地，它包含在1和1.5之间。优选取1.2的值，也就是说，两个沿之间的速度变化公差为20%。
根据第二测试，作为第一测试的替代或补充，如果新的齿沿k的转速Wk和前一齿沿k-1的转速Wk-1之间的差的绝对值低于第三阈值S3，即Abs (Wk - Wk-1) < S3，则转速Wk的变化很小。
有利的是，第三阈值S3包含在曲轴的200和1000转/分钟之间，优选基本上等于曲轴的500转/分钟。对于第二测试，速度Wk、Wk-1用与第三阈值S3相同的单位表示。
应该注意的是，阈值S1、S2、S3可以根据凸轮轴轮的形状以及齿和凹口的相对分布进行修改，以便增加或减少接受公差。
本发明还涉及能够实现根据前述实施例中任一实施例的方法的设备4。如图1所示，这种设备4与凸轮轴传感器1的感测元件3连接。它执行上述方法来处理来自凸轮轴传感器1的信号。因此，它可以向用户5（例如发动机控制）传递更稳健的凸轮轴信息。
本发明在前面通过例子进行了描述。应当理解，本领域的技术人员能够实现本发明的不同变型实施例，例如通过组合上述单独或组合的各种特征，这样做不脱离本发明的范围。