用于调适用于机动车辆的曲轴传感器的检测阈值的方法

摘要

本发明涉及一种用于调适用于机动车辆的曲轴传感器的检测阈值的方法。更具体而言，本发明涉及一种用于调适用于配有“启停”功能的机动车辆的曲轴的磁场传感器的检测阈值（S

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于调适（adapt）用于机动车辆的曲轴传感器的检测阈值的方法。更具体而言，目标在于提高朝向位于机动车辆发动机的曲轴端部处的链轮安装的传感器所传送的电信号的精度。

背景技术

曲轴传感器被用于机动车辆中，以便确定曲轴的位置及发动机的旋转速度和旋转方向。与凸轮轴传感器结合使用，它们确定发动机的燃烧循环中不同汽缸的位置（即，为每个汽缸确定所述汽缸是否处于进气阶段、压缩阶段、爆发阶段或排气阶段），并且使得可以通过最佳地调节点火正时或燃料喷射的时刻来在最好的可能程度上管理发动机的操作。

这些曲轴传感器包括磁场发生器（例如，永磁体）、磁场检测装置（例如，霍尔效应单元、磁阻（MR）单元、巨磁阻（GMR）单元等）和用于处理磁场检测装置所接收的信号的电子电路。称作有源传感器的这些传感器将数字信号传送到中央计算机用于处理。

磁场发生器也可以是具有交替的南极和北极的由磁性材料制成的靶（target）。在此情况下，取决于所用的检测装置，传感器可以或可以不包括永磁体。因此，所述南极和所述北极将等同于机械靶的齿和槽。

如已知的并如图1中所示，曲轴传感器10与固定到曲轴16的靶14相关联。此靶14采用其周边带齿的盘15的形式。间隔（槽）C₁、C₂、C₃位于每个齿T₁、T₂、T₃之间，所述齿是基本上相同的。靶通过存在较长长度的槽Ce来区分，所述槽Ce更通常称作“缺失齿”，其相对于发动机的角位置以特定角度精确地定位。根据图1中描述和示出的实施例，如已知的，曲轴传感器10包括铁磁元件11和磁场检测装置12（例如，霍尔效应传感器）。此传感器10将数字信号传送到处理装置13中的一个。

下文描述这样的传感器组件10和相关联的靶14的操作。

当通过曲轴16按旋转（图1的箭头F）驱动靶14时，传感器10感知代表在所述传感器前方通过的一个或多个齿T₁、T₂、T₃以及也代表其间隔C₁、C₂、C₃、C_e的磁场的一系列变化。图2中示出了由此获得的这种信号。

根据现有技术，图2示出了基于曲轴16的旋转角度θ的传感器10所传送的磁场的信号B，以及用于检测第一齿T₁的上升前沿（risingfront）和下降前沿（fallingfront）的阈值S₁。图3示出了相对于图2的磁场信号B的靶14的齿T₁、T₂…T_i和槽C₁、C₂…C_i的位置。

如图2中所示，为了确定曲轴的位置，在靶14的转动期间，即根据靶14的旋转角度θ，观察代表通过曲轴16的传感器10所感知的磁场变化的信号B。此信号具有一系列正弦曲线D₁、D₂…D_i，其各自与当跟随有槽C₁、C₂…C_i的齿T₁、T₂…T_i（参见图3）在所述传感器10前方通过时所测量到的磁场变化相对应。通过对正弦曲线D₁、D₂…D_i的数量计数，通过测量其中每一个正弦曲线的持续时间、每个正弦曲线D₁、D₂…D_i之间的间隔，并且通过检测缺失齿（由较长的缺失齿Ce引起的间隔），可以确定发动机的旋转速度、发动机的旋转方向和曲轴的角位置。

如图2中所示，信号B具有最小值B_MIN1和最大值B_MAX1。通过检测信号B在位于最小值B_MIN1和最大值B_MAX1之间的阈值检测S₁之上（相应地之下）通过，来检测靶14的齿T₁、T₂…T_i和槽C₁、C₂…C_i的通过，S₁例如等于，k1为常数，例如等于0.50。

为了说明的目的，图2中所示的信号B包括最小阈值B_MIN1和最大阈值B_MAX1。实际上，信号B具有多个最小值B_MINi和多个最大值B_MAXi，并且检测阈值S₁基于所述最小值和所述最大值连续地调适，以便总是等于。这种用于调适检测阈值S₁的方法对于本领域技术人员是已知的，参见申请人提交的专利申请FR2985035A1，其描述了用于调适检测阈值的相同方法，但应用于凸轮轴传感器。

对配有“启停”功能的车辆（即，当处于静止（例如在交通灯处）时发动机暂时被停止的车辆）上的曲轴16的传感器10的应用而言，当重启车辆时需要精确地知道曲轴的位置。此约束的目标在于遵守关于污染排放的标准并限制燃料消耗。

当发动机被停止时，由于所述发动机的惯性，曲轴16在完全停止之前进行若干次前后运动。因此，曲轴16的传感器10不仅能够增加它检测到的齿和槽的数量，而且还能够减少此数量。

此外，在可持续若干分钟的发动机的停止阶段d（参见图4）期间，传感器10保持供电并且信号B具有渐进式非周期性漂移，即，不包括上升前沿和下降前沿的斜坡，称作热漂移（thermaldrift）ΔT_AR（参见图4）。当发动机被重启R时，信号B的值转移并具有新的最小值B_MIN2和新的最大值B_MAX2。然后，需要基于这些新值B_MIN2和B_MAX2对检测阈值S₁进行调适，以便在发动机被重启时检测第三齿T₃和第四齿T₄以及第三槽C₃和第四槽C₄的通过。如果检测阈值S₁不适于新的最小值B_MIN2和最大值B_MAX2的值，并且例如低于最小值B_MIN2（如图4中所示），则在重启期间无法检测到齿（T₃或T₄）和槽（C₃或C₄），并且不能确定曲轴的位置。

根据现有技术，确定初始检测阈值S_INIT在传感器10的开发阶段期间是已知的。在发动机的冷启动期间，从检测第一齿T₁的上升前沿和下降前沿应用初始检测阈值S_INIT。

同样根据现有技术，一旦传感器10已测量到磁场的最大值B_MAX1和最小值B_MIN1，换言之，一旦第一齿T₁已在传感器10前方通过，则应用使用检测阈值S_1'。此S_1'的值为S_1'=k₂*（B_MAX1-B_MIN1），k2为0和1之间的常数（k2能够等于k1）。此使用检测阈值S_1'大于初始检测阈值S_INIT，并且从检测第二齿T₂（上升前沿或下降前沿，取决于自身先出现的前沿）应用。

对形成“启停”发动机的一部分的曲轴16的传感器10而言，从现有技术已知，当热重启发动机（检测到第一齿通过）时应用上述现有技术的方法。换言之，根据图4中所示的示例，已知在重启之后第一个齿通过时，即在第三齿T₃经过时，使用初始检测阈值S_INIT。然后，在第三齿T₃通过之后，已知计算利用检测阈值，其等于S_1'=k₂*（B_MAX2-B_MIN2）。此新的检测阈值S_1'随后随着热重启之后第二个齿的通过被应用（在图4中所示的示例中），所述第二个齿在图4中所示的示例中为第四齿T₄的上升前沿。

但是，当在热重启的情况下存在曲轴的振动或振荡时，此方法是不可靠的。这些振动和这些振荡产生信号B的极值，所述极值不对应于第三齿T₃和第四齿T₄或第三槽C₃和第四槽C₄在靶14前方通过的最小值或最大值。这歪曲了新阈值检测S_1'的计算，并影响曲轴16的位置确定的精度。

与允许曲轴16的若干转动以便精确地估计检测阈值S₁并精确地检测每个齿和每个槽在传感器10前方的通过的车辆的冷启动对比，在热重启的情况下，为了符合防污染和降低消耗的标准（在最佳的消耗和污染排放情况下尽可能快地重启）的原因，而且从第三齿T₃的第一上升前沿，需要精确地知道曲轴16的位置，并因此快速和精确地估计新阈值检测S_1'的值。

这是本发明的目标。本发明提出了一种用于调适机动车辆的曲轴传感器的检测阈值的方法，其提高发动机热重启时所述传感器的精度。本发明更特别地被应用于配有“启停”功能的车辆。

发明内容

本发明提出了一种用于调适用于机动车辆曲轴的磁场传感器的检测阈值的方法，所述车辆包括至少一个曲轴以及与所述曲轴相关联的带齿靶，所述传感器传送具有两种状态的磁场变化的信号，例如：

状态1：当曲轴旋转时：信号包括代表靶的齿和槽的上升前沿和下降前沿，

状态2：当曲轴停止时：信号具有非周期性渐进漂移。

对于状态1，调适方法包括基于至少一个检测阈值来检测信号的上升前沿和下降前沿的步骤，并且根据本发明，对于状态2，所述方法包括以下步骤：

步骤1：通过基于检测阈值在预定时间段内未检测到信号上的上升前沿和下降前沿来检测曲轴的停止，

步骤2：在预定时间段之后，在连续的时间间隔处测量信号的值，

步骤3：对于每个时间间隔，计算在所述时间间隔内信号的值的变化，以及

步骤4：通过将在前一时间间隔内先前使用的检测阈值与在所述前一时间间隔内由此计算的信号的值的变化相加，来计算新的检测阈值，

步骤5：只要基于在步骤4中的相加之前使用的倒数第三个检测阈值未检测到上升前沿或下降前沿，就重复步骤3和步骤4。

根据本发明的调适方法使得在期间磁场传感器保持供电（即，以电流供应）的发动机的停止阶段（曲轴停止）期间，也就是说对于状态2，在发动机的所述停止阶段期间，可以在考虑到信号所承受的热漂移的情况下将检测阈值调适成新值。

因此，与现有技术相比，本发明具有如下优点，即：当发动机被重启时，使用适于信号的新极值的新检测阈值。此新检测阈值从无论是上升前沿还是下降前沿的所遇到的第一个齿是适用的，这对于现有技术的方法来说是不可能的。

因此，根据本发明的调适方法使得能够在燃料消耗和污染物排放方面优化发动机的重启。

根据优选实施例，所述连续的时间间隔具有相同的持续时间。

所述预定时间段有利地与曲轴的旋转速度成比例，或者所述预定时间段至少等于包括曲轴停止之前的上升前沿和下降前沿的时间段。

本发明还涉及一种用于测量机动车辆发动机的曲轴的位置的设备，所述设备包括：

曲轴，

与所述曲轴相关联的带齿靶，

磁场传感器，其布置在带齿靶的附近，所述传感器传送由带齿靶的旋转引起的磁场变化的信号，例如：

　　当曲轴旋转时：信号包括代表靶的齿和槽的上升前沿和下降前沿，

　　当曲轴停止时：信号具有非周期性渐进漂移，

用于处理传感器传送的信号的处理装置。

根据本发明，所述处理装置适于：

基于至少一个检测阈值来检测信号的上升前沿和下降前沿，

通过在预定时间段内未检测到信号上的上升前沿和下降前沿来检测曲轴的停止，

在所述预定时间段之后，在连续的时间间隔处测量信号的值，

对于每个时间间隔，计算信号的值的变化，

对于每个时间间隔，通过将在前一时间间隔内先前使用的阈值检测与在所述前一时间间隔内计算的信号的值的变化相加，来计算新的检测阈值，

通过使用倒数第三个计算的检测阈值来检测曲轴的旋转。

本发明还应用于一种用于机动车辆的曲轴的磁场传感器，所述传感器与处理装置相关联，并将磁场变化的信号传送到所述处理装置，例如：

当曲轴旋转时：信号包括代表靶的齿和槽的上升前沿和下降前沿，

当曲轴停止时：信号具有非周期性渐进漂移。

根据本发明，所述处理装置适于：

基于至少一个检测阈值来检测信号的上升前沿和下降前沿，

通过在预定时间段内未检测到信号上的上升前沿和下降前沿来检测曲轴的停止，

在所述预定时间段之后，在连续的时间间隔处测量信号的值，

对于每个时间间隔，计算信号的值的变化，

对于每个时间间隔，通过将在前一时间间隔内先前使用的检测阈值与在所述前一时间间隔内计算的信号的值的变化相加，来计算新的检测阈值，

通过使用倒数第三个计算的检测阈值来检测曲轴的旋转。

最后，本发明涉及包括根据上文所列特征的传感器的任何机动车辆。

附图说明

通过以下描述并通过查阅附图，本发明的另外的特征和优点将变得清晰，在附图中：

上文中所解释的图1是示出了曲轴16的传感器10及其相关联的靶14的示意性剖视图，

上文中所解释的图2根据现有技术示出了在没有热漂移的情况下基于曲轴16的旋转角度的传感器10传送的信号B，并且还示出了上升前沿和下降前沿的检测阈值S₁，

上文中所解释的图3示出了相对于图2的传感器10传送的信号B的靶14的齿T₁、T₂…T_i和槽C₁、C₂…C_i的位置，

上文中所解释的图4根据现有技术示出了在存在热漂移ΔT_AR的情况下基于曲轴16的旋转角度θ的传感器10传送的信号B，并且还示出了上升前沿和下降前沿的检测阈值S₁，

图5根据本发明示出了在存在热漂移ΔT_AR的情况下基于曲轴16的旋转角度θ的传感器10传送的信号B，并且还示出了上升前沿和下降前沿的检测阈值S₁、S₂…的调适，

图6示出了相对于图5的传感器10传送的信号B的靶14的齿T₂、T₃和槽C₂、C₃的位置。

具体实施方式

本发明提出了一种用于对与曲轴16相关联的磁场传感器10所传送的信号B的上升前沿和下降前沿的检测阈值S₁进行调适的方法。

形成“启停”发动机的一部分的所述传感器10传送具有两种状态的磁场变化的信号B：

状态1：当曲轴16旋转（发动机旋转）时，信号B包括代表在所述传感器10前方通过的靶14的齿T₁、T₂…T_i和槽C₁、C₂…C_i的上升前沿和下降前沿，

状态2：当曲轴16停止（发动机停止，但给传感器10供电）时，信号具有由传感器10中及其周围当时的温度影响而引起的非周期性渐进漂移，所述非周期性渐进漂移为热漂移ΔT_AR。

对于状态1，根据上述现有技术基于至少一个检测阈值S₁来检测信号B的上升前沿和下降前沿。

对于状态2，根据本发明的方法提出在第一步骤中借助于磁场传感器10来检测发动机的停止A。磁场传感器10在发动机的此停止阶段d期间保持供电。发动机的停止状态A通过在预定时间段Δt_A（参见图5）内传感器10未检测到上升前沿和下降前沿来检测。此预定时间段Δt_A必须足够长，也就是说是合适的，使得在发动机的操作条件下（曲轴16旋转），能够检测到信号B的至少一个上升前沿和至少一个下降前沿。此预定时间段Δt_A能够等于例如1秒或者能够与曲轴16的旋转速度成比例。

一旦检测到发动机的停止状态A，传感器10就继续测量它接收的磁场的值，并因此将信号B传送到用于处理信号的装置13。然后，用于处理信号的装置13在连续的时间间隔Δt₁、Δt₂、Δt₃、Δt₄…Δt_i…（参见图5）处测量信号B的值。这些时间间隔Δt₁、Δt₂、Δt₃、Δt₄、Δt_i能够是有规律的、具有相同的持续时间，例如1秒。

对于每个时间间隔Δt₁、Δt₂、Δt₃、Δt₄…Δt_i，处理装置13计算在时间间隔Δt_i的开始和时间间隔Δt_i的结束之间信号B的值的变化Δ₁、Δ₂、Δ₃、Δ₄…Δ_i。信号B的值的这种变化Δ₁、Δ₂、Δ₃、Δ₄…Δ_i对应于传感器10传送的信号B上的由车辆发动机盖下当时的温度影响引起的热漂移ΔT_AR。

然后，对于每个时间间隔Δt_i，检测阈值S_i等于前一时间间隔Δt_i-1的检测阈值S_i-1与信号B的值的变化Δ_i-1之间的和。

因此，对于第一重复，如图5中所示，在检测发动机的停止A的预定时间段Δt_A之后，在第一点P1处测量信号B的值，然后在第二点P2处测量信号的值，即在第一时间间隔Δt₁的开始处和结束处测量。

计算信号B的值的第一变化，

其中：

Δ₁：信号B的值的第一变化（在第一点P1和第二点P2之间），

V₁：在第一点P1处信号B的值，

V₂：在第二点P2处信号B的值。

然后，第二检测阈值S₂在第一时间间隔Δt₁之后计算，并且等于：

其中：

Δ₁：信号B的值的第一变化（在第一点P1和第二点P2之间），以及

S₁：先前（即，在发动机的停止A之前）使用的检测阈值，并且例如等于：

以及：

k1：0和1之间的常数，

B_MAX1和B_MIN1：在发动机的停止A之前的信号的极值，分别是信号B的最大值和最小值。

然后，针对第二点P2和第三点P3，即针对第二时间间隔Δt₂，重复这些计算。在第二时间间隔Δt₂内，信号B的第二变化Δ₂等于：

同样，第二时间间隔Δt₂之后的第三检测阈值S₃等于：

其中：

Δ₂：在第二点P2和第三点P3之间的信号B的值的第二变化，

V₂：在第二点P2处的信号B的值，

V₃：在第三点P3处的信号的值。

图5中，在第四点P4处，第四检测阈值S₄为：

其中：

Δ₃：在第三点P3和第四点P4之间的信号B的值的第三变化，

V₃：在第三点P3处的信号B的值，

V₄：在第四点P4处的信号的值。

然后，在第五点P5处，第五检测阈值S₅为：

其中：

Δ₄：在第四点P4和第五点P5之间的信号B的值的第四变化，

V₄：在第四点P4处的信号B的值，

V₅：在第五点P5处的信号的值。

只要未检测到发动机的重启R，这些步骤就被重复n次。因此，在时间间隔Δt_n内，有：

其中：

S_n：在时间间隔Δt_n内的检测阈值，

S_n-1：在时间间隔Δt_n-1内的检测阈值，

Δ_n-1：在时间间隔Δt_n-1内的值的变化，

V_n：在点n处的信号的值，

V_n-1：在点n-1处的信号的值。

应当注意的是，时间间隔Δt_n的阈值S_n仍基于在前一时间间隔Δt_n-1内计算的阈值S_n-1和信号B的值的变化Δ_n-1来计算。实际上，只要时间间隔Δt_n尚未完成，就无法计算在时间间隔Δt_n内的信号B的值的变化Δ_n。

但是，发动机的重启R的确切时刻是未知的，并且可位于任何时间间隔Δt₁、Δt₂、Δt₃、Δt₄…Δt_i中。发动机的重启R增加信号B在齿（在此情况下是第三齿T₃，如图6中所示）通过之后的值，并歪曲（如下面进一步解释的）在此时间间隔内信号B的值的变化Δ₁、Δ₂、Δ₃、Δ₄…Δ_i的计算。因此，过高地估计了在此时间间隔Δt₁、Δt₂、Δt₃、Δt₄…Δt_i内计算的检测阈值S₁、S₂、S₃、S₄…S_i。

在图5中，发动机的重启R处于第四时间间隔Δt₄的结束处，从而引起信号B的梯度的显著增加。信号B的第四变化Δ₄不再仅代表热漂移ΔT_AR，这是因为此变化的一部分是由于发动机的重启R引起的。因此，过高地估计了在此第四时间间隔Δt₄内计算的第四检测阈值S₄。

在后续的时间间隔内检测上升前沿期间，即在第五时间间隔Δt₅内检测上升前沿期间，本发明提出不使用第四检测阈值S₄（在前一时间间隔内计算的），因此这是过高估计的，而是提出使用在第三时间间隔Δt₃内计算的第三检测阈值S₃，即使用倒数第二个计算的阈值。

当然，第三检测阈值S₃不包括越过第四时间间隔Δt₄的热漂移ΔT_AR所引起的信号B的上升。因此，使用第三检测阈值S₃低估了热漂移ΔT_AR的影响。

但是，由于热漂移所引起的斜坡的梯度远低于齿的通过所引起的斜坡的梯度，因此本发明合理地提出忽略上一时间间隔的热漂移，以便不会过高估计齿在发动机重启R之后通过所引起的检测阈值。

因此，发动机的重启R通过信号B的值越过倒数第二个（倒数第三个）计算的检测阈值来检测。

更精确地说，在每个时间间隔Δt_n内，处理装置13相对于倒数第三个计算的检测阈值，即相对于在时间间隔Δt_n-2内计算的检测阈值S_n-2，比较信号B的值。

重要的是注意到本发明是基于以下事实，即：在发动机的停止阶段d期间，信号B的热漂移ΔT_AR是与齿的通过所引起的磁场变化相比对信号B具有较小影响的缓慢物理现象。

因此，根据本发明的调适方法基于两个假设：

忽略在发动机的实际停止A和检测到此停止（在预定时间段Δt_A之后）的时刻之间的信号B的热漂移，在所述预定时间段内不计算信号B的变化，以及

也忽略在检测重启之前的上一时间间隔内的信号B的热漂移。因此，倒数第二个时间间隔的检测阈值而非上一时间间隔的检测阈值被用于检测当前时间间隔内的发动机重启。

与现有技术相比，本发明具有如下优点，即：估计由热漂移引起的检测阈值的变化，使得这能够从重启之后第一个齿的前沿起使用。

因为在发动机重启后检测到的第一个齿（即，图6中的第三齿T₃）之后，信号B处于状态1，所以用于调适检测阈值S_1'（图5中未图示S_1'，因为它适用于检测发动机重启之后的第二个齿，这在图6中未示出）的方法与现有技术的方法相同，检测阈值基于测量的最小值B_MIN2和最大值B_MAX2来调适，使得：

因此，对于信号B的状态2，根据本发明的调适方法包括以下步骤：

步骤1：通过基于检测阈值S₁在预定时间段Δt_A内未检测到信号B上的上升前沿和下降前沿来检测曲轴16的停止，

步骤2：在所述预定时间段Δt_A之后，在连续的时间间隔Δt₁、Δt₂、Δt₃、Δt₄…Δt_i处测量信号B的值V₁、V₂…V_i，

步骤3：对于每个时间间隔Δt₁、Δt₂、Δt₃、Δt₄…Δt_i，计算在所述时间间隔Δt₁、Δt₂、Δt₃、Δt₄…Δt_i内信号B的值的变化Δ₁、Δ₂、Δ₃、Δ₄…Δ_i，以及

步骤4：通过将在前一时间间隔Δt_n-1内先前使用的检测阈值S_n-1与在所述前一时间间隔Δt_n-1内由此计算的信号值的变化Δ_n-1相加，来计算新的检测阈值S_n，

步骤5：只要基于在步骤4的相加之前使用的倒数第三个检测阈值S_n-2未检测到上升前沿或下降前沿，就重复步骤3和步骤4。

根据本发明，与传感器10相关联的处理装置13适于：

基于至少一个检测阈值S₁来检测信号B的上升前沿和下降前沿，

通过在预定时间段Δt_A内未检测到信号B上的上升前沿和下降前沿来检测曲轴16的停止，

在所述预定时间段Δt_A之后，在连续的时间间隔Δt₁、Δt₂、Δt₃、Δt₄…Δt_i处测量信号的值V₁、V₂…V_i，

对于每个时间间隔Δt_n，计算信号B的值的变化Δ_n，

对于每个时间间隔Δt_n，通过将在前一时间间隔Δt_n-1内先前使用的检测阈值S_n-1与在所述前一时间间隔Δt_n-1内计算的信号B的值的变化Δ_n-1相加，来计算新的检测阈值S_n，

通过使用倒数第三个计算的检测阈值S_n-2来检测曲轴16的旋转。

因此，本发明使得可以考虑到当发动机停止时传感器传送的信号所承受的热漂移的影响，以便将靶的齿和槽的检测阈值调适成使得可以比现有技术的方法更精确地检测从发动机重启起的第一个齿的新值。

因此，根据本发明的调适方法使得能够在燃料消耗和污染物排放方面优化发动机的热重启。