专利名称：节气门控制方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对机动车的控制，例如机动车发动机的节气门控制， 在这里可能需要或者使用多余的控制输入。
背景技术：
卡车的电子节气门控制通常包括多余的控制输入。实例在共同拥 有的专利号为5,321,980、 5，237,891、 5,133,225和4,976,166的美国专 利中公开，这些美国专利的公开技术通过引用结合于本文中。发动机 节气门适用于响应一个控制感应器的变化的电子输入而产生发动机的 增速/减速。第二输入产生"开/关"电子信号，例如如果处于"开"的 位置，这表示卡车踏板的怠速位置，并且在必要时其将覆盖掉第一信 号以将发动机速度降回到怠速。反之亦如此，即变化的信号表示卡车 踏板的怠速位置，且"开/关，，信号表示踏板已被压下，在这种情况下 将又产生低速(例如怠速)。
传统上，这些感应器依靠基于接触开关和电位计的技术，该技术 通常限制工作寿命和可靠性。普通形式的这些感应器提供与节气门控 制被压下(模拟位置信号)的程度成比例的输出电压，和被用来验证节 气门控制是否处于"怠速"状态(怠速有效开关)的一个或多个开关输
出。
本发明的目的是例如釆用非接触式节气门控制感应器，来提供典 型接触式节气门控制信号产生的安全特征，从而获得更长的磨损寿命 而没有减少节气门控制的可靠性。
发明实施例简述
本发明的实施例利用电磁场发生器以及两个或多个独立的电》兹场
感应器(sensor)。感应器和电磁场可配置为相互之间移动，在这里这一 移动可由部件的物理移动所致、例如驾驶员的手或脚促动节气门5t板 或杆。但是，感应器都可读出和/或感应磁场的同一相对移动，它们在 电子上都是独立的，使得它们各自将自己独立的电信号和/或电子信号 传达给发动机以控制例如节气门。在一个实施例中， 一个感应器可产 生成比例的模拟输出(例如，变量)以及另一个二进制数字输出(例如， 开/关)。成比例的信号/输出可以支配发动机的速度，除非第二感应器 的开/关输出指示怠速位置，使得发动机将减速至怠速位置。
图1是可适用于本发明的设计用来将期望的速度信号传达到卡车 发动机的脚踏板的侧视图。
图2是说明根据本发明的节气门操作的示意图。
图3是根据本发明的实施例的节气门控制的示意图。
图4至图7说明了根据本发明实施例的各种节气门控制装置。
示例性实施例详述
将使用本领域的那些技术人员通常釆用的用语描述示例性实施例
而，对于本领域的那些技术人员明显的是仅用 一些所描述的方面可实 现替代的实施例。为了说明，阐述了特定材质和配置以彻底理解示例
性实施例。然而，对于本领域的一名技术人员明显的是在没有特定细 节的情况下，可实现替代的实施例。在其它实例中，为了不模糊示例 性实施例，省略或简化了众所周知的特征。
而且，各个操作将作为多个离散操作依次以最有助于理解本发明 的方式描述。然而，描述的顺序不应该理解为暗示这些操作一定是顺 序相关的。特别地，这些操作无需按说明的顺序执行。
在下文的描述和权利要求中
"在一个实施例中，，这一短语可重复使用。这一短语通常不指同一 实施例，然而，它可以指同一实施例。"包括"、"具有"和"包含" 这些用语是同义词，除非上下文特别指示。
"A/B，，这一短语意思为"A或者B，， 。 "A和/或B"这一短语 意思为"(A)、 (B)或者(A和B)" 。 "A、 B和C中至少其中之一，，这 一短语意思为"(A)、 (B)、 (C)、 (A和B)、 (A和C)、 (B和C)或者(A、 B和C)" 。 "(A)B"这一短语意思为"(B)或者(AB)"，也就是A是 可选项。
可使用"耦合的，，和"连接的"这两个用语以及它们的引申义。 应理解这些用语并非特定为彼此的同义词。而是，在特定的实施例中， "连接的"可用来表示两个或多个元件直接相互物理接触或者电接 触。"耦合的"可意思为两个或多个元件直接物理接触或者电接触。 然而，"耦合的，，还可意思为两个或多个元件不直接相互接触，但是 仍然相互协作或相互作用。
图1说明了可装配于卡车或其他类型重型设备的驾驶室中的脚踏 板10的实例。踏板10可围绕枢转点12枢转，枢转点12固定于装配 支架14上。踏板10的形成部件是含有配置为产生节气门控制输出的 构件的壳体18。臂22可从壳体18中突出，使得滚轴24可沿支架14 的斜面16上下直线地移动。，踏板10在箭头30、 32指示的方向上的促 动使得臂22围绕例如枢转点25做如箭头26、 28指示的枢转移动。壳 体18的构件可配置为探测踏板10的位置，并且经由在电缆20上纟皮发
送给机动车的电子燃油控制系统的信号传送这一位置。
图2说明了根据本发明的实施例的节气门控制装置的示意图，其 构件可包括
1) 电磁场发生器34;
2) 探测器/感应器36,其适用于探测和/或感应电磁场并且提供 成比例的模拟输出信号50;
3 ) 第二探测器/感应器38，其独立于第一感应器36并且适用于 探测和/或感应电磁场，将测量结果与阈值探测器44中的预 定阔值相比较，并且提供二进制开/关输出信号52;以及 4)操作部件35，其适用于相对于感应器36和38搡作电磁场。 在各个实施例中，感应器可安置于电磁场发生器附近，也是电磁 场附近，使得能够更改、操作和/或改变电磁场发生器之间的耦合。在 使用中，"附近的"意思为被安置于临近的、下一个、旁边和/或在可 探测的范围之内。这样场探测器/感应器通常是经由例如机械链接的部 件的物理位置(直线的、转动的和/或其他的)的函数，这通过下文可更 能理解。在一个实施例中，第二感应器可适用于直接输出二进制和/或 数字输出。
本发明的实施例可包括两个电独立和隔离的感应器，其配置为对 于磁场作相对移动并且产生基于其上的独立输出。因此，在任一感应 器中出现的故障经常会导致被标识为故障的输出状况。而且，在一个 感应器电路上的故障通常不能串联并且导致另一感应器电路中的故 障。
在各个实施例中，电磁场发生器可以M于磁的发參器。图3说 明了这样一个实例。电磁场发生器包括由磁轭(yoke)348承载的一个或 多个;兹体340、 342。 f兹轭348可配置为^f艮据如箭头360所-说明的外部 输入而转动，外部输入例如操作员推动节气门踏板。磁轭348还可配 置为围绕两个磁场探测器344、 346转动，例如该探测器可对以某一轴 线定向的场敏感。由于探测器的方向敏感性，磁辄348的转动成为改 变场发生器和探测器344、 346之间耦合的方式。感应器344、 346可 适用于分别产生模拟输出信号350和数字输出信号352。
在一个实施例中，可使用磁通集中器以增强由电磁场发生器产生 的磁场。在各个实施例中，磁场探测器可使用霍尔效应(Hall-effect)和/ 或磁阻技术。磁场探测器还可配置为或者提供成比例的线性输出信号 和/或提供二进制数字输出信号，这可在预定的磁场级别开启和关闭。 在示例性实施例中， 一个探测器344可提供模拟输出信号350，然而 另一个探测器346提供二进制数字输出信号352，这两个信号都被发 送给发动机以控制节气门。
本发明的实施例不限制到基于旋转磁的位置感应器，但是可包括 基于其它磁的感应器。图4示出相关实施例，在该实施例中可探测直 线位置。正如在前一实例中的，；溪拟输出感应器444和数字二进制输 出感应器446都可使用。磁体454、 456净皮耦合到磁轭458上，并且相 应地相对于感应器444和446直线地(如箭头460指示的)移动，以由此 探测磁场中的变化。在一个实施例中，探测器444提供模拟输出信号 450，然而另一探测器446提供二进制输出信号452,这两个信号都被 发送给发动机以控制节气门。
在各个实施例中，可使用基于感应的电磁场发生器。图5说明了 这样一个实例，在这里电磁场发生器包括生成时变(time -varying)电压 信号的振荡器562,时变电压信号被传送到发电线圈564，使得可产生 时变磁场。磁场探测器可包括4^^:置在发电线圈564附近的感应线圈 566、 568。相应的信号探测器576、 578净支用于将由各个感应线圈566、 568提供的时变信号转换成连续的输出信号570、 572。 一个输出信号 570可提供^^莫拟输出信号，并且然后将另一输出信号572与使用例如 阈值探测器574而来的预定阈值进行比较，阈值探测器574可配置为 产生二进制数字输出580。
在一个实施例中，可移动铁氧体棒582可用来改变发电线圏564 和感应线圈566、 568之间的f兹耦合。当将丰奉582向一个感应线圏移动 时，更多产生的磁场将被引向那个线圈。因此，至少可如箭头584所 示的直线地移动棒582。
图6说明了基于感应(induction)的节气门控制，在这里导电部件转 动以相对于感应线圈移动，从而操作相对于感应线圏产生的f兹场。振 荡器662生成被传送到发电线圈664的时变电压信号。可使导电部件 682介于发电线圈664和一对感应线圈666、 668之间。在该实例中， 导电部件682适用于转动和操作(例如、吸收)磁场，因此可选择地屏蔽 与其转动呈函数关系的感应线圈666、 668。当使用图5说明的实施例 时，相应的信号探测器676、 678可用来将由各感应线圈666、 668提 供的信号分别转换成连续的输出信号670、 672。 一个输出信号670可 提供模拟输出信号，并且然后将另一个输出信号672与使用例如阈值 探测器674而来的预定阈值进行比较，阈值探测器674可配置为产生 二进制数字输出680。
在各个实施例中，基于电容的磁场发生器可用来产生控制信号。 图7说明了这样一个实例，在这里电磁场发生器包括耦合于场发生板 和/或线圈764上的振荡器762。可接地的断续器(interrupter)板782介 于场发生板764和两个感应板766、 768之间。当断续器板782移动时 (如箭头784所示)，其提供在发生板764和感应板766、 768之间的可 变耦合。
而且，相应的信号探测器776、 778可用来将各感应板766、 768 提供的信号分别转换成连续的输出信号770、 772。 一个输出信号770 可提供模拟输出信号，并且然后将另一个输出信号772与使用例如阈 值探测器774而来的预定阈值进行比较，阈值探测器774可配置为产 生二进制数字输出780。
在各个描述的实施例中，相对于感应器操作(例如，磁体的移动和 /或断续部件的移动)电磁场时，在各个其他的实施例中，感应器可配置 为相对于电磁场发生器操作(例如、通过扭矩和切断)从而更改由感应 器感应到的磁场通量。
虽然根据机动车上的节气门控制已经描述了示例性实施例，但机 动车广泛地应用到移动机器例如汽车、卡车、工程机械、飞机、船舶、 火车等。而且，本发明的控制系统还应用到各种机动车控制上，包括 但不限于节气门控制、动力输出控制等。
尽管为了说明优选实施例，本文已说明和描述了某些实施 例，本领域的那些普通技术人员将理解^皮精心考虑以实现同一目的的 广范围的替换和/或等价的实施例或实现方式可替换所示出和描述的 实施例。本领域的那些技术人员将容易地理解根据本发明的实施例可 以非常广范围的方式实现。本申请意图覆盖本文所讨论的实施例的任 何适应和变型。因此，很显然，根据本发明的实施例仅被权利要求和 其等同技术所限制。
权利要求
1、一种用于产生并且传输信号给机动车控制系统的控制装置，包括电磁场发生器，其配置为产生电磁场；第一感应器和第二感应器，其安置于所述电磁场发生器附近；控制部件，其配置为相对于所述第一感应器和第二感应器产生所述电磁场的操作；以及其中，所述第一感应器配置为探测所述电磁场的操作并且产生模拟输出，且其中，所述第二感应器配置为探测所述电磁场的操作并且独立地产生二进制输出。
2. 如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述控制部件是 由机动车驾驶员的脚操作的脚踏板。
3. 如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述控制部件是 由机动车驾驶员操作的手动杆。
4. 如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述电磁场的操 作包括相对于所述电磁场发生器移动所述第一感应器和第二感应器。
5. 如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所迷电磁场的操 作包括相对于第一感应器和第二感应器移动所述电磁场。
6. 如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述第一感应器 和第二感应器通常是静止的并且所述电磁场相对于所述感应器移动。
7. 如权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述发生器包括 可转动圆形磁轭，所述磁辄具有产生跨越其中心开口的电磁场的相对 的石兹体，所述感应器固定地装配于所述开口内，由此所述f兹扼的;^走转运动改变相对于所述感应器的所述电; 兹场。
8. 如权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所迷发生器包括 可直线地移动的》兹轭，所述》兹辄岸〈载细长的间隔开的f兹体，所述感应 器固定地装配于所述石兹体之间的位置处，由此所述石兹体的直线移动改 变相对于所述感应器的所述电磁场。
9. 如权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述发生器是振荡器-线圈电磁场发生器，并且所述感应器包括感应线圈和导电部件， 所述导电部件相对于所述线圈可移动，用于改变相对于所述感应线圈 的所述电-兹场。
10. 如权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述发生器是 振荡器-线圈电磁场发生器，并且其中所述感应器包括感应线圈，并且 还包括在所述电磁场内的转动导电部件，所述电f兹场配置为通过其4t 转运动来改变相对于所述感应线圈的所述电-兹场的效应。
11. 如权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述发生器产 生电磁场，并且具有安置于所述场内的感应板，以及可移动板，所述 可移动板可移动地布置于所述发生器和感应板之间，以可变地屏蔽所 述感应板，从而操作由所述感应板感应的电》兹场。
12. 如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述第二感应 器配置为输出模拟信号，并且其中所述控制装置还包括适用于接收所 述第二感应器模拟信号并产生所述二进制输出的比较器。
13. —种机动车节气门控制装置，包括 电磁场发生器，其配置为产生电磁场；第一感应器，其适用于探测所述电磁场，并提供成比例的第一才莫 拟输出信号；第二感应器，其独立于所述第一感应器，所述第二感应器配置为 感应所述电磁场，产生第二模拟输出信号，将所述第二模拟输出信号 与预定阈值进行比较，并且提供二进制开/关输出信号；以及控制部件，其适用于相对于所述第一感应器和第二感应器操作所 述电磁场。
14. 如权利要求13所述的机动车节气门控制装置，其特征在于， 还包括适用于将所述第二才莫拟输出信号与所述预定阈值进行比较，并 且根据比较结果产生所述二进制开/关输出信号的比较器。
全文摘要
一种用于将信号传输给机动车发动机的电子燃油控制系统的节气门控制装置，其包括电磁场发生器和被安置于电磁场附近的第一电磁场感应器和第二电磁场感应器。电磁场和第一、第二感应器相互之间是可操作的，并且该感应器能响应于这种相对操作。感应器被配置为独立地传输代表所述相对操作的信号。
文档编号F02D11/10GK101189418SQ200680016157
公开日2008年5月28日 申请日期2006年3月13日 优先权日2005年3月14日
发明者E·拉姆斯登, F·亚特斯, J·S·摩根, J·赫里克 申请人:威廉斯控制装置公司