專(zhuān)利名稱(chēng)：基于射頻辨識(shí)技術(shù)的絕對(duì)角位置檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于使用射頻辨識(shí)(RFID )來(lái)確定旋轉(zhuǎn) 輪的位置的系統(tǒng)和方法，且更具體地涉及用于使用RFID標(biāo)簽來(lái)確定發(fā) 動(dòng)機(jī)曲軸/凸輪軸位置的系統(tǒng)和方法，其中，所述標(biāo)簽圍繞曲軸輪和/ 或凸輪軸輪的周邊定位。
背景技術(shù)：
如本領(lǐng)域熟知的那樣，內(nèi)燃機(jī)包括曲軸，曲軸通過(guò)活塞在 氣缸中的移動(dòng)而旋轉(zhuǎn)以提供驅(qū)動(dòng)功率。內(nèi)燃機(jī)也包括每個(gè)氣缸一個(gè)或 多個(gè)進(jìn)氣閥和排氣閥，其在開(kāi)啟和關(guān)閉之間的位置由一個(gè)或多個(gè)凸輪 軸確定。發(fā)動(dòng)機(jī)控制器需要知曉發(fā)動(dòng)機(jī)的位置，即曲軸和凸輪軸的位 置，使得它知曉何時(shí)將燃料和火花在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間精確地輸送給每個(gè)氣 缸。當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)通常采用安裝到曲軸后端的曲軸位置檢測(cè)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(yù)定數(shù)量的 齒，所述齒具有預(yù)定寬度，在所述齒之間具有空間。磁阻傳感器或霍 耳效應(yīng)傳感器相對(duì)于所述輪定位，且在所述輪上的每個(gè)齒的上升沿和 下降沿上提供電信號(hào)。釆用計(jì)數(shù)來(lái)自于傳感器的脈沖的算法，以提供 發(fā)動(dòng)機(jī)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(guò)程有時(shí)稱(chēng)為模式識(shí)別。通常，去除至少兩個(gè)齒，使得傳感器將提供 指示發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)開(kāi)始的參考的信號(hào)，從而針對(duì)每個(gè)氣缸的每個(gè)進(jìn)氣、 排氣和點(diǎn)火恰當(dāng)?shù)囟ㄏ颉?在車(chē)輛啟動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器需要在可以啟動(dòng)將燃料和火 花輸送給氣缸之前知曉循環(huán)的開(kāi)始。因而，曲軸由發(fā)動(dòng)^^啟動(dòng)系統(tǒng)旋 轉(zhuǎn)，使得當(dāng)曲軸位置檢測(cè)輪在去除的齒處的位置由傳感器檢測(cè)到時(shí)， 發(fā)動(dòng)機(jī)控制器知曉循環(huán)可以啟動(dòng)。然而，這有時(shí)需要曲軸旋轉(zhuǎn)一整轉(zhuǎn)。 此外，傳感器可能具有故障，不會(huì)即時(shí)獲取曲軸輪的參考位置的第一 指示。
由于發(fā)動(dòng)機(jī)的位置以這種方式通過(guò)才莫式識(shí)別來(lái)確定，在發(fā)
4動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)不即時(shí)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)控制器必須首先從去除的 輪齒確定發(fā)動(dòng)機(jī)的位置。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，公開(kāi)了使用RFID來(lái)確定旋轉(zhuǎn)輪的位 置的系統(tǒng)和方法。在一個(gè)實(shí)施例中，所述系統(tǒng)提供內(nèi)燃機(jī)的曲軸/凸輪 軸的位置的即時(shí)確定。所述系統(tǒng)包括安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸和凸輪軸之 一或兩者上的位置檢測(cè)輪、多個(gè)RFID標(biāo)簽圍繞所述輪以預(yù)定間隔布 置，且RFID收發(fā)器靠近所述輪定位。當(dāng)所述輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述RFID收 發(fā)器發(fā)送詢(xún)問(wèn)RFID標(biāo)簽的信號(hào)，所述RFID標(biāo)簽然后傳輸編碼信號(hào)給 所述收發(fā)器，所述編碼信號(hào)辨識(shí)輪相對(duì)于收發(fā)器的位置。因而，不管 輪處于什么位置，所述RFID收發(fā)器都能夠詢(xún)問(wèn)最靠近的RFID標(biāo)簽且 即時(shí)知曉發(fā)動(dòng)機(jī)的位置，從而發(fā)動(dòng)機(jī)控制器能夠盡可能快地提供燃料 和火花給氣缸。本發(fā)明的附加特征將從以下說(shuō)明和所附權(quán)利要求結(jié)合附 圖顯而易見(jiàn)。


圖1是內(nèi)燃機(jī)的簡(jiǎn)化平面圖； 圖2是圖1所示的發(fā)動(dòng)機(jī)的輪的視圖，包括RFID標(biāo)簽；
圖3是相對(duì)于RFID標(biāo)簽定位的RFID收發(fā)器的透^f見(jiàn)和 圖4是詢(xún)問(wèn)兩個(gè)相鄰輪上的RFID標(biāo)簽的RFID收發(fā)器的
平面圖。
具體實(shí)施例方式
涉及使用RFID收發(fā)器和RFID標(biāo)簽來(lái)確定曲軸/凸輪軸位 置的系統(tǒng)的本發(fā)明的實(shí)施例的以下討論本質(zhì)上 <又4又是示例性的，且決 無(wú)意圖限制本發(fā)明或其應(yīng)用或使用。例如，本發(fā)明的用于確定輪位置 的RFID標(biāo)簽詢(xún)問(wèn)系統(tǒng)可以用于在除了確定發(fā)動(dòng)機(jī)位置之外的其他系 統(tǒng)中在車(chē)輛運(yùn)4亍和關(guān)閉時(shí)確定旋轉(zhuǎn)輪的位置。
圖1是內(nèi)燃機(jī)10的簡(jiǎn)化平面圖，內(nèi)燃機(jī)10包括四個(gè)氣缸12，每個(gè)氣缸包括活塞14?；钊?4聯(lián)接到曲軸16,且曲軸16聯(lián)接到 傳動(dòng)帶18。曲軸輪20安裝到曲軸16的與傳動(dòng)帶18相對(duì)的端部。每個(gè) 氣缸12包括進(jìn)氣閥22和排氣閥24，進(jìn)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(lián)接到帶18，且凸輪軸26的相對(duì)端 聯(lián)接到凸輪軸輪28。如本領(lǐng)域熟知的那樣，燃料噴射到氣缸12中，空氣通過(guò) 空氣進(jìn)氣閥22引導(dǎo)到氣缸12中且來(lái)自于火花塞30的火花點(diǎn)火燃料/ 空氣混合物，從而驅(qū)動(dòng)活塞14向下并旋轉(zhuǎn)曲軸16。當(dāng)曲軸16旋轉(zhuǎn)時(shí)， 在排氣閥14開(kāi)啟以將排氣驅(qū)出氣缸12時(shí)活塞14然后被往回向上驅(qū)動(dòng) 到氣缸2中，使得該過(guò)程可以重復(fù)。該過(guò)程以周期性方式重復(fù)，以操 作發(fā)動(dòng)機(jī)10。開(kāi)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(zhǔn)確定時(shí)。 根據(jù)本發(fā)明，RF詢(xún)問(wèn)過(guò)程用于確定曲軸輪20和/或凸輪軸 輪28的位置，從而確定發(fā)動(dòng)機(jī)的位置。圖2是包括旋轉(zhuǎn)輪42的RFID 詢(xún)問(wèn)系統(tǒng)40的平面圖，旋轉(zhuǎn)輪42代表曲軸輪20或凸輪軸輪28。多個(gè) RFID標(biāo)簽44圍繞輪42的外邊緣48以預(yù)定間隔布置，如圖所示。RFID 收發(fā)器46靠近輪42定位，且搡作以在輪42旋轉(zhuǎn)時(shí)詢(xún)問(wèn)經(jīng)過(guò)收發(fā)器46 的每一個(gè)RFID標(biāo)簽44。 RFID收發(fā)器46以預(yù)定頻率發(fā)送詢(xún)問(wèn)信號(hào)50， 詢(xún)問(wèn)信號(hào)由最靠近收發(fā)器46的RFID標(biāo)簽44接收。詢(xún)問(wèn)信號(hào)將激活 RFID標(biāo)簽44且使RFID標(biāo)簽44將獨(dú)特辨識(shí)信號(hào)傳輸回給收發(fā)器46， 使得由收發(fā)器46接收的信號(hào)辨識(shí)輪42的位置。RF詢(xún)問(wèn)的基本原理是 本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。
在該實(shí)施例中，RFID標(biāo)簽44定位在輪42的邊緣48上。 在替代性實(shí)施例中，RFID標(biāo)簽可定位在處于輪42外周的輪的表面52 上。RFID標(biāo)簽44的取向可取決于輪42的位置和收發(fā)器46的必要位 置。這種RFID標(biāo)簽可制成非常小，因而可圍繞輪42定位許多RFID 標(biāo)簽44 ，以便提供輪42位置的即時(shí)和準(zhǔn)確確定的期望分辨率。 圖3是示出了系統(tǒng)的附加細(xì)節(jié)的RF詢(xún)問(wèn)系統(tǒng)60的透視 圖。系統(tǒng)60包括上述類(lèi)型的RFID標(biāo)簽62和RFID收發(fā)器64。 RFID
收發(fā)器64包括天線(xiàn)70和功率級(jí)72。當(dāng)RFID收發(fā)器64操作時(shí)，功率 級(jí)72由天線(xiàn)70傳輸一定頻率的信號(hào)，所述信號(hào)由RFID標(biāo)簽62的天線(xiàn)68接收。由RFID標(biāo)簽62接收的信號(hào)發(fā)送給處理器或EPROM或 ROM66，使之被激活且產(chǎn)生傳輸信號(hào)，所述傳輸信號(hào)由天線(xiàn)68以相同 頻率傳輸。從天線(xiàn)68傳輸?shù)男盘?hào)由天線(xiàn)70接收且由RF解調(diào)器74解 調(diào)。被解調(diào)的RF信號(hào)然后由濾波器76濾波以提供信號(hào)給發(fā)動(dòng)機(jī)控制 器78。發(fā)送給發(fā)動(dòng)機(jī)控制器78的信號(hào)可以是適合于本文所述的目的的 任何信號(hào)，例如包括由信號(hào)的占空比提供的位模式的脈寬調(diào)制(PWM ) 信號(hào)或串行數(shù)據(jù)流。 處理器或EPROM或ROM66使得天線(xiàn)68傳輸與由旋轉(zhuǎn)輪 上的其他RFID標(biāo)簽傳輸?shù)男盘?hào)不同的獨(dú)特信號(hào)，通常由一系列位表 示。取決于在輪上有多少個(gè)RFID標(biāo)簽和傳輸?shù)男畔⒘浚瑢⒋_定需要的 位數(shù)。 如果輪42停止且輪的位置使得所述RFID標(biāo)簽中的兩個(gè)位 于距收發(fā)器46約相同距離處，那么收發(fā)器46可以同時(shí)詢(xún)問(wèn)所述兩個(gè) RFID標(biāo)簽44,并提供平均值來(lái)確定輪42在標(biāo)簽44之間的位置。取決于氣缸的取向和數(shù)量，某些內(nèi)燃機(jī)可采用兩個(gè)凸輪 軸。根據(jù)本發(fā)明，可以使用單個(gè)RFID收發(fā)器來(lái)同時(shí)詢(xún)問(wèn)兩個(gè)凸輪軸輪 上的RFID標(biāo)簽。該實(shí)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(biāo)簽94，凸輪軸輪92包括圍繞凸輪軸輪92的邊緣布置的RFID 標(biāo)簽96。 RFID收發(fā)器98定位在輪90和92之間，且當(dāng)輪90和92旋 轉(zhuǎn)時(shí)，RFID收發(fā)器98同時(shí)地詢(xún)問(wèn)輪90和92兩者上的RFID標(biāo)簽94 和96。因而，收發(fā)器98將知曉輪90和92兩者的位置，因?yàn)樗蠷FID 標(biāo)簽94和96將^皮不同地編碼。 前述描述但J義公開(kāi)和描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。本領(lǐng) 域技術(shù)人員從這種描述和附圖以及權(quán)利要求將容易認(rèn)識(shí)到，在不偏離 由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以對(duì)本文作出 各種變化、修改和變型。
權(quán)利要求
1.一種用于提供RF詢(xún)問(wèn)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括至少一個(gè)輪；圍繞所述至少一個(gè)輪的外周布置的多個(gè)RFID標(biāo)簽；和靠近所述至少一個(gè)輪定位的RFID收發(fā)器，當(dāng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述RFID收發(fā)器發(fā)送詢(xún)問(wèn)信號(hào)給所述至少一個(gè)輪，所述詢(xún)問(wèn)信號(hào)激活所述RFID標(biāo)簽并使所述RFID標(biāo)簽傳輸編碼信號(hào)，所述編碼信號(hào)由所述收發(fā)器接收且辨識(shí)輪的位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)輪是附接到車(chē)輛發(fā)動(dòng)才兒中的曲軸的端部上的曲軸輪。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)輪是附接到車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)中的凸輪軸的端部上的凸輪軸輪。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)輪是每個(gè)都安裝到獨(dú)立凸輪軸的端部的兩個(gè)凸輪軸輪，所述RFID收發(fā)器詢(xún)問(wèn)所述兩個(gè)輪上的RFID標(biāo)簽。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述RFID標(biāo)簽安裝到所述至少一個(gè)輪的外邊緣上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述RFID標(biāo)簽安裝到所述至少一個(gè)輪的表面上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述RFID收發(fā)器提供輸出信號(hào)，所述輸出信號(hào)是脈寬調(diào)制信號(hào)，所述脈寬調(diào)制信號(hào)具有辨識(shí)編碼信號(hào)的位模式的占空比。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述RFID收發(fā)器輸出串行數(shù)據(jù)流。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，每個(gè)RFID標(biāo)簽包括由纏繞天線(xiàn)環(huán)繞的處理器或EPROM或ROM。
10. —種用于確定內(nèi)燃機(jī)中曲軸輪的位置的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括圍繞所述曲軸輪的外周布置的多個(gè)RFID標(biāo)簽；和靠近所述曲軸輪定位的RFID收發(fā)器，當(dāng)曲軸輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述RFID收發(fā)器發(fā)送詢(xún)問(wèn)信號(hào)給所述曲軸輪，所述詢(xún)問(wèn)信號(hào)激活所述RFID標(biāo)簽以傳輸編碼信號(hào)，所述編碼信號(hào)由所述收發(fā)器接收且辨識(shí)輪的位置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述RFID標(biāo)簽安裝到所述至少一個(gè)輪的外邊緣上。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述RFID標(biāo)簽安裝到所述至少一個(gè)輪的表面上。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述RFID收發(fā)器提供輸出信號(hào)，所述輸出信號(hào)是脈寬調(diào)制信號(hào)，所述脈寬調(diào)制信號(hào)具有辨識(shí)編碼信號(hào)的位模式的占空比。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述RFID收發(fā)器輸出串行數(shù)據(jù)流。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，每個(gè)RFID標(biāo)簽包括由纏繞天線(xiàn)環(huán)繞的處理器或EPROM或ROM。
16. —種用于確定內(nèi)燃機(jī)中至少一個(gè)凸輪軸輪的位置的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括圍繞所述至少一個(gè)凸輪軸輪的外周布置的多個(gè)RFID標(biāo)簽；和靠近所述至少一個(gè)凸輪軸輪定位的RFID收發(fā)器，當(dāng)至少一個(gè)凸輪軸輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述RFID收發(fā)器發(fā)送詢(xún)問(wèn)信號(hào)給所述至少一個(gè)凸輪軸輪，所述詢(xún)問(wèn)信號(hào)激活所述RFID標(biāo)簽并使所述RFID標(biāo)簽傳輸編碼信號(hào)，所述編碼信號(hào)由所述收發(fā)器接收且辨識(shí)輪的位置。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)凸輪軸輪是各安裝到獨(dú)立凸輪軸的端部的兩個(gè)凸輪軸輪，所述RFID收發(fā)器詢(xún)問(wèn)所述兩個(gè)輪上的RFID標(biāo)簽。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述RFID標(biāo)簽安裝到所述至少 一 個(gè)凸輪軸輪的外邊緣上。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述RFID標(biāo)簽安裝到所述至少一個(gè)凸輪軸輪的表面上。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述RFID收發(fā)器提供輸出信號(hào)，所述輸出信號(hào)是脈寬調(diào)制信號(hào)，所述脈寬調(diào)制信號(hào)具有辨識(shí)編碼信號(hào)的位模式的占空比。
全文摘要
公開(kāi)了使用RFID來(lái)確定旋轉(zhuǎn)輪的位置的系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述系統(tǒng)包括安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸和凸輪軸之一或兩者上的位置檢測(cè)輪。多個(gè)RFID標(biāo)簽圍繞所述輪以預(yù)定間隔布置，且RFID收發(fā)器靠近所述輪定位。當(dāng)所述輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述RFID收發(fā)器發(fā)送詢(xún)問(wèn)RFID標(biāo)簽的信號(hào)，所述RFID標(biāo)簽然后傳輸編碼信號(hào)給所述收發(fā)器，所述編碼信號(hào)辨識(shí)輪相對(duì)于收發(fā)器的位置。因而，不管輪處于什么位置，所述RFID收發(fā)器都能夠詢(xún)問(wèn)最靠近的RFID標(biāo)簽且即時(shí)知曉發(fā)動(dòng)機(jī)的位置，從而發(fā)動(dòng)機(jī)控制器能夠盡可能快地提供燃料和火花給氣缸。
文檔編號(hào)G01S3/46GK101675357SQ200880014657
公開(kāi)日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2008年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月3日
發(fā)明者Q·馬 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作公司