专利名称：一种曲轴位置传感器的检测装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种曲轴位置传感器的检测装置和方法。
背景技术：
在发动机电控单元(ECU)控制喷油器喷油和控制火花塞点火时，首先 要知道是哪个汽缸的活塞即将到达排气冲程上止点和压縮冲程上止点，然后 才能根据曲轴转角信号控制喷油提前角和点火提前角。而曲轴位置传感器的 功能就是采集发动机曲轴的转速和转角信号并将所述转速和转角信号输入 到电控单元(ECU),以便计算确定并控制喷油提前角和点火提前角。
基于曲轴位置传感器的重要应用，因此对它的检测就显得尤为重要。现 有技术中对曲轴位置传感器的检测包括(1)在曲轴位置传感器的信号输出 端子和搭铁端子之间串接一只发光二极管(正极接信号输出端子)和一只大 阻值的电阻；(2)开启发动机并使发动机带动曲轴信号轮转动。曲轴信号轮 每转过一个凸齿，曲轴位置传感器中的传感线圈中就会产生一个周期的交变 电动势，即电动势出现一次最大值和一次最小值，传感线圈也就相应的输出 一个脉冲信号。正常情况下，曲轴位置传感器信号输出端子和搭铁端子之间 的信号电压应该在0伏 200伏之间变化，所述发光二极管应该间歇闪亮。 如果发光二极管不闪亮或者非间歇闪亮，则说明曲轴位置传感器有故障。
上述对曲轴位置传感器的检测主要是通过人眼观察发光二极管的闪亮 和闪亮频率而判断曲轴位置传感器的好坏，这样很容易因为人为因素导致检 测结果不准确。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的检测曲轴位置传感器的检测结果不准确 的缺陷，提供了一种结构简单且检测结果较为准确的曲轴位置传感器的检测 装置和方法。
本发明提供的曲轴位置传感器的检测装置包括曲轴信号轮检测单元、传 感器信号接收单元、信号处理单元和显示单元，所述信号处理单元分别与曲 轴信号轮检测单元、传感器信号接收单元和显示单元相连，曲轴信号轮检测 单元用于检测曲轴信号轮的机械几何位移量并将所述位移量转换为脉冲信
号输出；传感器信号接收单元用于接收待测曲轴位置传感器产生的脉冲信 号，并将该脉冲信号输出；信号处理单元，用于接收传感器信号接收单元和 曲轴信号轮检测单元输出的脉冲信号，并将两种脉冲信号进行比较；显示单 元，用于显示所述信号处理单元的比较结果。
本发明提供的曲轴位置传感器的检测方法包括曲轴信号轮检测步骤、传 感器信号接收步骤、信号处理步骤以及显示步骤所述曲轴信号轮检测步骤 用于检测曲轴信号轮的机械几何位移量并发出脉冲信号；所述传感器信号接 收步骤用于接收待测曲轴位置传感器产生的脉冲信号，并将该脉冲信号输 出；所述信号处理步骤用于接收传感器信号接收步骤和曲轴信号轮检测步骤 输出的脉冲信号，并将两种脉冲信号进行比较；所述显示步骤用于显示所述 信号处理步骤的比较结果。
在使用本发明提供的检测装置对曲轴位置传感器进行检测时，先将待测 曲轴位置传感器固定在靠近并且正对曲轴信号轮的齿轮的位置，然后转动曲 轴信号轮，这样曲轴信号轮每转过一个凸齿，曲轴位置传感器中的传感线圈 中就会产生一个周期的交变电动势，传感线圈也就相应的输出一个脉冲信 号。当曲轴信号轮转动一周，曲轴位置传感器便会产生与曲轴信号轮上的缺 齿个数相等的脉冲并将所述脉冲信号发送到传感器信号接收单元中。而于此 同时，曲轴信号轮检测单元也会检测到曲轴信号轮的转动并根据转动的角度
发送脉冲信号。所述信号处理单元接收所述传感器信号接收单元和曲轴信号 轮检测单元发送的脉冲信号并进行比较，然后将比较结果显示到显示单元 上。如果两种脉冲信号的个数成一定的比例，则输出表示曲轴位置传感器合
格的信号；否则说明曲轴位置传感器就具有漏齿或多齿等问题。例如曲轴信 号轮上有60个凸齿，曲轴信号轮检测单元每转发送30个脉冲，则曲轴位置 传感器发送的脉冲数应该与曲轴信号轮检测单元发送的脉冲数成2: 1的比 例。因此，采用本发明提供的装置和方法，对传感器的检测更加准确。
图1为本发明提供的曲轴位置传感器的检测装置的框图2为本发明提供的曲轴位置传感器的检测装置的一个实施方式的框
具体实施例方式
下面参考附图具体描述本发明。
如图1所示，本发明提供了一种曲轴位置传感器的检测装置，其中，所 述检测装置包括曲轴信号轮检测单元1、传感器信号接收单元2、信号处理 单元3和显示单元4，所述信号处理单元3分别与曲轴信号轮检测单元1、 传感器信号接收单元2和显示单元4相连，曲轴信号轮检测单元1用于检测 曲轴信号轮的机械几何位移量并将所述位移量转换为脉冲信号输出；传感器 信号接收单元2用于接收待测曲轴位置传感器产生的脉冲信号，并将该脉沖 信号输出；信号处理单元3，用于接收传感器信号接收单元2和曲轴信号轮 检测单元l输出的脉冲信号，并将两种脉冲信号进行比较；显示单元4，用 于显示所述信号处理单元3的比较结果。
其中，所述曲轴信号轮检测单元1可以为各种能够检测曲轴信号轮的转
动角度并根据所转动的角度发送脉冲信号的装置，如可以是光电编码器。该 光电编码器与曲轴信号轮同轴连接，所述光电编码器包括光栅盘和光电检测 装置。所述光栅盘为具有等分地若干个长方形孔的一定直径的圆板。由于光 电编码器与曲轴信号轮同轴连接，当曲轴信号轮旋转时，光栅盘与曲轴信号 轮以相同的角速度旋转，然后通过光电检测装置检测并输出若干脉冲信号。
所述信号处理单元3中存储有曲轴信号轮上凸齿的个数和曲轴信号轮检 测单元1每检测一转所输出的脉冲个数的比值S，所述信号处理单元3实时 计算所述曲轴信号轮检测单元1输出的脉冲个数Al和传感器信号接收单元 2输出的脉冲个数A2，并计算差值SXA1—A2，将所计算的差值与此时刻 之前所有差值累加，并将累加后的值输出到所述显示单元4。
例如，曲轴信号轮具有60个凸齿，所述光电编码器每转输出60个脉冲 信号，则所述比值S等于1，这样通过计算光电编码器输出的脉冲个数Nl 和待测曲轴位置传感器输出的脉冲个数N2的差值，就可以得出曲轴位置传 感器的具体缺齿或漏齿的情况。如果N1—N2等于5，则说明曲轴位置传感 器有5个凸齿没有检测到，具有漏齿的故障；如果N1—N2等于一5，则说 明曲轴位置传感器多检测了5个凸齿，具有多齿的故障。
所述信号处理单元3还根据曲轴信号轮检测单元1输入的脉冲信号计算 曲轴信号轮的当前转速，根据传感器信号接收单元2输入的脉冲信号计算脉 冲信号的强度，并将所计算的转速和与该速度相对应的脉冲信号强度的峰值 发送到所述显示单元4。由于本发明所检测的曲轴位置传感器为磁电式曲轴 位置传感器，曲轴信号轮的转动速度与曲轴位置传感器输出的交变电压值的 振幅成正比，所述交变电压值的振幅也就是所述的信号强度，因此所计算的 转速应该与该转速对应的最大信号强度成正比关系。这里通过将所述转速和 与转速对应的信号强度输出到显示单元4，用户可以很清楚地了解待测曲轴 位置传感器的性能，在将曲轴传感器用于发动机管理系统时，该项性能参数
可以为设计相应的处理电路提供参考。
所述显示单元4可以是各种具有显示功能的设备，例如LED显示屏、 TFT显示屏、CRT显示屏等。所述显示单元4为显示器。
所述传感器信号接收单元2和信号处理单元3可以是分开的电子设备也 可以是集成在一起的一个电子设备。所述传感器信号接收单元2和信号处理 单元3可以为各种能够实现上述接收和处理信号功能的电子设备，例如计算 机、数字信号处理器等。如图2所示，这里所述信号处理单元3和传感器信 号接收单元2集成在单片机中，所述装置还包括信号整形单元5和AD转换 单元6，所述信号整形单元5和AD转换单元6分别连接在待测曲轴位置传 感器和传感器信号接收单元2之间，信号整形单元5用于将待测曲轴位置传 感器发出的脉冲信号整形成单片机可接收的方波脉冲信号；所述AD转换单 元6用于将待测曲轴位置传感器产生的脉冲信号的峰值或谷值转换成数字信 号发送到所述传感器信号接收单元2中；传感器信号接收单元2将所述信号 整形单元5和AD转换单元6输出的方波脉冲信号和数字信号输出，所述信 号处理单元3接收所述信号传感器信号接收单元2输出的方波脉冲信号和数 字信号，并根据曲轴信号轮检测单元1输出的方波脉冲信号计算曲轴信号轮 的当前转速；比较曲轴信号轮检测单元1和传感器信号接收单元2输出的两 种方波脉冲信号的脉冲个数；并将所计算的转速、脉冲个数比较结果以及 AD转换单元6输出的数字信号输出到显示单元4中。
这里所述信号整形单元5可以是包括电阻、电容以及电压比较器的电路， 所述电阻、电容以及电压比较器的连接关系为本领域技术人员所公知。所述 AD转换单元6可以是各种能够实现峰值采集和AD转换的设备，如美信集 成产 品公司(Maxim Integrated Products)推出的MAX1324型芯片。
本发明还提供了一种曲轴位置传感器的检测方法，其中，所述方法包括
曲轴信号轮检测步骤、传感器信号接收步骤、信号处理步骤以及显示步骤
所述曲轴信号轮检测步骤用于检测曲轴信号轮的机械几何位移量并发出脉
冲信号；所述传感器信号接收步骤用于接收待测曲轴位置传感器产生的脉冲 信号，并将该脉冲信号输出；所述信号处理步骤用于接收传感器信号接收步 骤和曲轴信号轮检测步骤输出的脉冲信号，并将两种脉冲信号进行比较；所 述显示步骤用于显示所述信号处理步骤的比较结果。
其中，所述信号处理步骤包括实时计算所述曲轴信号轮检测步骤发送的 脉冲信号的个数Al以及传感器信号接收步骤发送的脉冲信号的个数A2，将 Al乘于曲轴信号轮上的凸齿的个数和曲轴信号轮检测步骤检测曲轴信号轮 转动一圈所发出的脉冲信号的个数的比值S，计算SXA1—A2，然后将所计 算的差值与此时刻之前所有差值累加，并将累加后的值输出到所述显示步 骤。
所述信号处理步骤还包括根据曲轴信号轮检测步骤发出的脉冲信号计 算曲轴信号轮的当前转速，根据传感器信号接收步骤输入的脉冲信号计算脉 冲信号的强度，并将所计算的转速和与该速度相对应的脉冲信号强度的峰值 发送到所述显示步骤。
在使用本发明提供的检测装置以及检测方法进行曲轴位置传感器的性 能检测时，先将待测曲轴位置传感器固定在靠近并且正对曲轴信号轮的齿轮 的位置，然后转动曲轴信号轮，这样曲轴信号轮每转过一个凸齿，曲轴位置 传感器中的传感线圈中就会产生一个周期的交变电动势，传感线圈也就相应 的输出一个脉冲信号。当曲轴信号轮转动一周，曲轴位置传感器便会产生与 曲轴信号轮上的缺齿个数相等的脉冲，这里为60个。而于此同时，光电编 码器也会检测到曲轴信号轮的转动并根据转动的角度发送脉冲信号到所述 单片机，这里所述光电编码器每转发送60个脉冲。所述曲轴位置传感器将 所产生的脉冲信号同时发送到信号整形单元5和AD转换单元6，经过信号 整形单元5和AD转换单元6处理后的信号被发送到所述传感器信号接收单
元2，传感器信号接收单元2将所接收的信号发送到单片机，所述单片机实 时计算经信号整形单元5处理过的脉冲信号的脉冲个数和由光电编码器发送 的脉冲信号的脉冲个数，并将两者的差值与此时刻之前的所有差值累加，然 后将累加后的值在显示器上输出。如果差值为正，证明曲轴位置传感器具有 漏齿故障；如果差值为负，证明曲轴位置传感器具有多齿问题；所述差值越 大，证明漏齿或多齿故障越严重。所述单片机还根据光电编码器发送的脉冲 信号计算曲轴信号轮的转动速度，并且接收当前转速下将经过AD转换单元 6处理后的信号，即当前转速下的信号强度，并将转速值和当前转速下的信 号强度输出到显示器上。通过上述装置，用户可以很清楚的在显示器上观察 到曲轴位置传感器在不同转速下的信号强度以及曲轴位置传感器是否具有 漏齿或多齿故障。
权利要求
1、一种曲轴位置传感器的检测装置，其特征在于，所述检测装置包括曲轴信号轮检测单元(1)、传感器信号接收单元(2)、信号处理单元(3)和显示单元(4)，所述信号处理单元(3)分别与曲轴信号轮检测单元(1)、传感器信号接收单元(2)和显示单元(4)相连，曲轴信号轮检测单元(1)用于检测曲轴信号轮的机械几何位移量并将所述位移量转换为脉冲信号输出；传感器信号接收单元(2)用于接收待测曲轴位置传感器产生的脉冲信号，并将该脉冲信号输出；信号处理单元(3)，用于接收传感器信号接收单元(2)和曲轴信号轮检测单元(1)输出的脉冲信号，并将两种脉冲信号进行比较；显示单元(4)，用于显示所述信号处理单元(3)的比较结果。
2、 根据权利要求l所述的检测装置，其中，所述信号处理单元(3)中 存储有曲轴信号轮上凸齿的个数和曲轴信号轮检测单元(1)每检测一转所 输出的脉冲个数的比值S，所述信号处理单元(3)实时计算所述曲轴信号 轮检测单元(1)输出的脉冲个数A1和传感器信号接收单元(2)输出的脉 冲个数A2，并计算差值SXA1—A2，将所计算的差值与此时刻之前所有差 值累加，并将累加后的值输出到所述显示单元(4)。
3、 根据权利要求1所述的检测装置，其中，所述信号处理单元(3)还 根据曲轴信号轮检测单元(1)输入的脉冲信号计算曲轴信号轮的当前转速， 根据传感器信号接收单元(2)输入的脉冲信号计算脉冲信号的强度，并将 所计算的转速和与该速度相对应的脉冲信号强度的峰值发送到所述显示单 元(4)。
4、 根据权利要求l、 2或3所述的检测装置，其中，所述曲轴信号轮检 测单元(1)为光电编码器。
5、 根据权利要求l所述的检测装置，其中，所述显示单元(4)为显示器。
6、 根据权利要求1所述的检测装置，其中，所述信号处理单元(3)和 传感器信号接收单元(2)集成在单片机中，所述装置还包括信号整形单元(5)和AD转换单元(6)，所述信号整形单元(5)和AD转换单元(6) 分别连接在待测曲轴位置传感器和传感器信号接收单元(2)之间，信号整 形单元(5)用于将待测曲轴位置传感器发出的脉冲信号整形成单片机可接 收的方波脉冲信号；所述AD转换单元(6)用于将待测曲轴位置传感器产 生的脉冲信号的峰值或谷值转换成数字信号发送到所述传感器信号接收单 元(2)中；传感器信号接收单元(2)将所述信号整形单元(5)和AD转 换单元(6)输出的方波脉冲信号和数字信号输出，所述信号处理单元(3) 接收所述信号传感器信号接收单元(2)输出的方波脉冲信号和数字信号， 并根据曲轴信号轮检测单元(1)输出的方波脉冲信号计算曲轴信号轮的当 前转速；比较曲轴信号轮检测单元(1)和传感器信号接收单元(2)输出的 两种方波脉冲信号的脉冲个数；并将所计算的转速、脉冲个数比较结果以及 AD转换单元(6)输出的数字信号输出到显示单元中。
7、 一种曲轴位置传感器的检测方法，其特征在于，所述方法包括曲轴 信号轮检测步骤、传感器信号接收步骤、信号处理步骤以及显示步骤所述曲轴信号轮检测步骤用于检测曲轴信号轮的机械几何位移量并发 出脉冲信号； 所述传感器信号接收步骤用于接收待测曲轴位置传感器产生的脉冲信号，并将该脉冲信号输出；所述信号处理步骤用于接收传感器信号接收步骤和曲轴信号轮检测步 骤输出的脉冲信号，并将两种脉冲信号进行比较；所述显示步骤用于显示所述信号处理步骤的比较结果。
8、 根据权利要求7所述的检测方法，其中，所述信号处理步骤包括实 时计算所述曲轴信号轮检测步骤发送的脉冲信号的个数Al以及传感器信号 接收步骤发送的脉冲信号的个数A2，将A1乘于曲轴信号轮上的凸齿的个数 和曲轴信号轮检测步骤检测曲轴信号轮转动一圈所发出的脉冲信号的个数 的比值S，计算SXA1—A2，然后将所计算的差值与此时刻之前所有差值累 加，并将累加后的值输出到所述显示步骤。
9、 根据权利要求7所述的检测方法，其中，所述信号处理步骤还包括 根据曲轴信号轮检测步骤发出的脉冲信号计算曲轴信号轮的当前转速，根据 传感器信号接收步骤输入的脉冲信号计算脉冲信号的强度，并将所计算的转 速和与该速度相对应的脉冲信号强度的峰值发送到所述显示步骤。
全文摘要
一种曲轴位置传感器的检测装置，其中，所述检测装置包括曲轴信号轮检测单元(1)、传感器信号接收单元(2)、信号处理单元(3)和显示单元(4)，曲轴信号轮检测单元(1)用于检测曲轴信号轮的机械几何位移量并将所述位移量转换为脉冲信号输出；传感器信号接收单元(2)用于接收待测曲轴位置传感器产生的脉冲信号，并将该脉冲信号输出；信号处理单元(3)，用于接收传感器信号接收单元(2)和曲轴信号轮检测单元(1)输出的脉冲信号，并将两种脉冲信号进行比较；显示单元(4)，用于显示所述信号处理单元(3)的比较结果。使用检测装置可以很清楚地了解到曲轴位置传感器有无漏齿或多齿的故障。
文档编号G01D5/14GK101358858SQ200710129900
公开日2009年2月4日 申请日期2007年7月31日 优先权日2007年7月31日
发明者朱宝华, 顾建明 申请人:比亚迪股份有限公司