DE19907959C2 - Vorrichtung zum Sensieren der Motordrehzahl und -winkelstellung an einer Nockenwelle - Google Patents
Vorrichtung zum Sensieren der Motordrehzahl und -winkelstellung an einer NockenwelleInfo
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Description
Diese Erfindung betrifft Systeme zum Erfassen von Drehcharakteristiken eines
mechanischen Bauteils und insbesondere, aber nicht ausschließlich, eine Sensoran
ordnung zum Erfassen der Drehcharakteristik einer Nockenwelle eines Motors.
Seit der Einführung elektronisch gesteuerter Verbrennungsmotoren haben Geräte
zum Erfassen der Drehung der Kurbel- oder Nockenwelle des Motors zunehmend
Verbreitung erlangt. Beispielsweise wird häufig die auch "Kurbelwinkel" genannte
Winkelstellung der Kurbelwelle sensiert, um die Kraftstoffzufuhr, den Zündzeitpunkt
und den Abgasausstoß des Motors zu steuern. Darüber hinaus ist oft die durch die
Drehzahl der Kurbelwelle angegebene Motordrehzahl ein wichtiger Parameter ver
schiedener Motorsteuerungsschemata. Die US Patente Nr. 5 476 082 an Carpenter et
al. 5 361 630 an Kowalski und 4 936 277 an Deutsch et al seien als allgemeine Quelle
für Hintergrundinformationen über verschiedene elektronische Motorsteuersysteme
genannt, die auf einer Messung der Kurbelwellendrehung basieren.
Um zunehmend strengere Abgasnormen für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren zu
erfüllen, muß der Kurbelwinkel mit hoher Genauigkeit gemessen werden. Eine
Möglichkeit, die erforderliche Genauigkeit zu erreichen besteht darin, ein Kurbelwin
kel-Erfassungssystem einzusetzen, das einen Sensor und ein Referenzglied aufweist,
welches sich nahe dem Sensor mit der Kurbelwelle dreht. Der Sensor ist zum Erfas
sen der Drehung des Referenzgliedes ausgelegt.
Eine Art Erfassungssystem hat ein Referenzglied mit mehreren winkelförmig beab
standeten Anzeigern, oder "Winkelmarkierungen", entlang seinem Umfang, die zum
Ändern eines Magnetfelds ausgelegt sind. Sowie jeder dieser Anzeiger sich am
Sensor vorbei bewegt, erfaßt letzterer die entsprechende Änderung des Magnetfelds
und erzeugt einen Erfassungspuls. Durch Verändern des Abstands der Anzeiger in
bekannter Weise kann eine Angabe der relativen Winkelstellung der Kurbelwelle
erhalten werden. Ferner kann die Pulsrate zum Erfassen der Drehzahl der Kurbelwelle
verwendet werden. Die US Patente Nr. 5 520 043 an Koelle et al. 5 469 823 an Ott et
al. 5 460 134 an Ott et al. 4 760 827 an Schreiber et al. 4 442 822 an Kondo et al
und 4 365 602 an Stiller et al seien als Beispiele unterschiedlicher Arten von Kurbel
winkel-Erfassungssystemen genannt.
In einem bekannten Kurbelwinkel-Erfassungssystem ist eine Referenzscheibe an
einem Getriebeschwungrad außerhalb des Motors angebracht. Leider erfordert die
äußere Anordnung der Scheibe normalerweise zusätzlichen Konstruktionsaufwand für
jeden unterschiedlichen Getriebetyp, der für eine gegebene Motorkonstruktion
angeboten wird. Daher ist es in vielen Fällen wünschenswert, die Referenzscheibe als
Teil des Motors auszuführen. Eine Anbringung der Scheibe direkt an der Kurbelwelle
erfordert jedoch im allgemeinen eine verlängerte Kurbelwelle, um einen passenden
Anbringungsort zu schaffen.
Das US Patent Nr. 5 361 630 an Kowalski beschreibt einen Versuch dieses Problem
zu lösen, indem Anzeigerschlitze an einem Kurbelwellengegengewicht eingeformt
werden, welches dann als drehendes Referenzglied dient. Diese Methode erfordert
leider noch immer eine umfassende Umkonstruktion der Kurbelwelle. Das Gegenge
wicht als Bestandteil der Konstruktion erfordert ferner einen Ausbau der Kurbelwelle,
falls ein Ersetzen oder Einstellen des Referenzglieds erforderlich ist.
Die DE 44 40 656 A1 offenbart eine Nockenwelleneinstellvorrichtung, bei der eine
Winkelposition der Nocken relativ zu einer Kurbelwelle veränderbar ist. Bei der in
diesem Dokument beschriebenen Vorrichtung ist ein Sensor vorgesehen, an dem sich
eine Stirnfläche eines an einem Nockenwellenzahnrad befestigten Impulsgeberrades
vorbeidreht. Wenn sich die Nockenwelle dreht, erfasst der Sensor eine Winkeldre
hung der Zähne des Impulsgeberrades und erzeugt ein repräsentatives, variables
Nockeneinstell-/Zylinderidentifikationssignal.
Die DE 34 23 664 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Winkellageerfassung eines
vorzugsweise mit einer Kurbel- oder Nockenwelle einer Brennkraftmaschine verbun
denen rotierenden Teils, das gleichmäßig über seinen Umfang verteilte Winkelmarken
bzw. Zähne aufweist. Die umfangsseitig an dem rotierenden Teil verteilten Winkel
marken werden mittels eines induktiven Aufnehmers abgetastet oder alternativ dazu
nach einem optischen, kapazitiven oder Hochfrequenzverfahren erfasst.
Die GB 2 272 973 A offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung
eines Fahrzeugmotors, wobei ein Nockenwellenzahnrad eine Mehrzahl von über
seinen Umfang verteilten Zähnen aufweist. Ein am Umfang des Nockenwellenzahnra
des angeordneter Sensor erzeugt ein gepulstes Signal, wenn sich die Zähne an dem
Sensor vorbei bewegen.
Die DE 39 31 94 A1 offenbart eine elektromagnetische Erfassungsvorrichtung, bei der
eine an einer Kurbelwelle angeordnete Impulsgeberscheibe aus magnetischem
Material entlang ihres Umfangs mit einer Vielzahl von Kerben in vorgegebenen
regelmäßigen Abständen ausgebildet ist. Eine Drehung der Impulsgeberscheibe wird
mittels eines elektromagnetischen Verfahrens erfasst.
Die DE 37 02 474 A1 beschreibt ein metallisches Impulsrad, bei dem in einer Stirnflä
che radial verlaufende Langlöcher ausgebildet sind. Das Impulsrad ist jedoch nicht
zur Anwendung in einem Verbrennungsmotor, sondern zur Verwendung in Antiblo
ckier-Schutzeinrichtungen oder Antriebsschlupf-Regeleinrichtungen vorgesehen.
Es besteht somit Bedarf an einem Erfassungssystem für die Kurbelwellendrehung,
das leicht an verschiedene Motorkonfigurationen angepaßt werden kann. Es ist ein
Ziel dieser Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zum Messen der Drehzahl und
Winkelstellung eines Verbrennungsmotors vorzusehen.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung eine Vorrichtung vor, die einen
Verbrennungsmotor mit einem Nockenwellenzahnrad aufweist, das sich während des
Motorbetriebs um eine Drehachse dreht, wobei das Nockenwellenzahnrad eine
Zahnradstirnfläche und die Nockenwelle die gleichbleibende Winkelbeziehung mit der
Kurbelwelle aufweist. Am Nockenwellenzahnrad ist ein Rad angebracht, das eine sich
rechtwinklig zur Drehachse erstreckende Stirnfläche, eine äußere Fläche und eine
Mehrzahl Referenzanzeiger aufweist. Die Referenzanzeiger sind in der Stirnfläche
angeordnet, befinden sich einwärts von der äußeren Fläche und sind eine erste
Winkelbreite voneinander beabstandet. Das Rad weist einen Stellungsanzeiger auf,
der eine zweite Winkelbreite hat, die größer
als die erste Winkelbreite ist. Die Vorrichtung weist auch einen am Motor angebrach
ten Sensor auf, wobei sich die Stirnfläche des Rades nahe dem Sensor vorbeidreht,
und ein der Drehzahl und Winkelstellung des Rades entsprechendes Sensorsignal
bereitstellt.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Teilansicht eines Verbrennungsmotorsystems;
Fig. 2 eine teilweise Unteransicht eines in Fig. 1 dargestellten Resolverrades
und Kurbelwangenaufbaus;
Fig. 3 eine teilweise geschnittene Vorderansicht der Kurbelwelle, die das
Resolverrad und den Kurbelwangenaufbau in Fig. 1 darstellt;
Fig. 4 eine auseinandergezogene Ansicht des in Fig. 3 dargestellten Aufbaus,
bei dem zur Verdeutlichung Resolverradbefestigungen entfernt sind;
Fig. 5 eine teilweise geschnittene Rückansicht der Kurbelwelle, die das Resol
verrad und den Kurbelwangenaufbau in Fig. 1 darstellt;
Fig. 6 eine Querschnittsansicht des in den Fig. 1 bis 5 veranschaulichten
Resolverrades, das zur Verdeutlichung von der Kurbelwange getrennt ist;
Fig. 7 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung eines Resolverra
des und Zahnrades gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht des in Fig. 7 dargestellten Resolverrades,
das auf dem Nockenwellenzahnrad in Fig. 7 montiert ist;
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines Teils des Resolverrades in Fig. 7;
Fig. 10 eine Querschnittsansicht des Resolverrades in Fig. 9 entlang der Linie 10-
10 in Fig. 9;
Fig. 11 eine Querschnittsansicht eines Teils eines Motors, der das in Fig. 8
dargestellte Resolverrad und Nockenwellenzahnrad aufweist;
Fig. 12 eine graphische Darstellung eines Sensorsignals entsprechend einer
erfindungsgemäßen Ausführungsform; und
Fig. 13 eine schematische Teilansicht eines Verbrennungsmotorsystems gemäß
einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
Um das Verständnis der der Erfindung zugrundeliegenden Prinzipien zu fördern, wird
nun Bezug genommen auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen und
es werden dabei teils spezielle Begriffe verwendet.
Fig. 1 zeigt ein Verbrennungsmotorsystem 10, das keine Ausführungsform der in den
Patentansprüchen beanspruchten Erfindung darstellt. Das System 10 weist einen
Motor 20 mit einem Motorblock 22, einem Kraftstoffzufuhr-Teilsystem 23 und einem
Zylinderkopf-/Ventilaufbau 24 auf. Der Motor 20 umfaßt darüber hinaus eine Ölwan
ne 26 und ein durch einen Kühlventilator 28 dargestelltes Kühlsystem. Der Motor 20
hat sechs Zylinder und ist für einen Viertaktbetrieb ausgelegt. Die Erfindung ist
jedoch auch bei anderen Fachleuten dieser Technik bekannten Verbrennungsmotoren
anwendbar.
Der Motor 20 treibt einen Antriebstrang 30. Der Antriebstrang 30 weist ein Getriebe
32 und eine Antriebswelle 34 auf, die eine Last 36 treibt. Bei einer Anwendung, bei
der das System 10 in ein Fahrzeug integriert ist, kann die Last 36 die angetriebene/n
Achse/n und zugehörigen Fahrzeugräder mit Bodenberührung darstellen.
Das System 10 weist auch ein Steuergerät 40 auf, das verschiedene Betriebsarten
des Motors 20 regelt. Das Steuergerät 40 ist durch eine Leitung 42 mit dem Kraft
stoffzufuhr-Teilsystem 23 betrieblich gekoppelt. Vorzugsweise handelt es sich beim
Kraftstoffzufuhr-Teilsystem 23 um eine elektronisch gesteuerte Kraftstofförderanlage,
die in herkömmlicher Weise den Zylindern des Motors 20 Kraftstoff zumißt. Die
funktionale Kopplung des Kraftstoffzufuhr-Teilsystems 23 mit dem Motor 20 ist durch
eine Linie 41 dargestellt. Es können jedoch auch andere Kraftstoffzuführanlagen
eingesetzt werden, beispielsweise mit einer für jeden Zylinder einzeln betätigten
Kraftstoffdüse. Bei dieser alternativen Ausgestaltung ist bevorzugt jede Düse direkt
an das Steuergerät 40 angeschlossen.
Das Steuergerät 40 weist auch eine vom Kurbelwellen-Sensoraufbau 46 kommende
Eingangsleitung 44 auf. Zu den vom Steuergerät 40 geregelten Betriebsarten gehö
ren die Zündung, die Kraftstoffzufuhr und der Abgasausstoß des Motors. Diese
Funktionen werden teilweise dadurch gesteuert, indem dem Kraftstoffzufuhr-
Teilsystem 23 passende Betätigungssignale zugeleitet werden. Die Linie 42 stellt
daher einen oder mehrere Signalwege zwischen dem Steuergerät 40 und dem
Kraftstoffzufuhr-Teilsystem 23 dar. Es ist möglich, daß das Steuergerät 40 außer vom
Sensoraufbau 46 von anderen Sensoren Eingangssignale erhält, beispielsweise von
einer Motordrosselklappe (nicht dargestellt). Die detaillierte Schnittstelle und die
Steuerverfahren, die vom Steuergerät 40 ausgeführt werden können, sind Fachleuten
auf diesem Gebiet bekannt.
Das Steuergerät 40 kann eine elektronische Schaltung aus einem oder mehreren
Bauteilen sein. Entsprechend kann das Steuergerät
40 digitale oder analoge Schaltkreise oder beides aufweisen.
Ferner kann das Steuergerät 40 programmierbar oder ein fest
programmiertes Gerät oder eine Mischform davon sein. Das Steu
ergerät 40 ist jedoch vorzugsweise ein auf einem Mikroprozessor
basierendes Gerät bekannter Bauweise.
Der Motorblock 22 legt eine Anzahl Zylinderbohrungen (nicht
dargestellt) mit zugehörigen Brennkammern fest, in denen je
eine Kolbenanordnung 50 in herkömmlicher Weise aufgenommen ist.
Jede Kolbenanordnung 50 weist einen Kolben 52 und eine schwenk
bar daran angebrachte Pleuelstange 54 auf.
Der Motor 20 weist eine mit jeder Kolbenanordnung 50 verbundene
Kurbelwelle 60 auf. Die Kurbelwelle 60 weist eine Hauptwelle 62
mit Kurbellagern 64a bis 64f auf, die in herkömmlicher Weise
eine drehbare Lagerbeziehung mit dem Motorblock 22 bilden. Jede
Pleuelstange 54 der Kolbenanordnung 50 ist mit der Kurbelwelle
60 durch ein zugehöriges Pleuellager 66a bis 66f schwenkbar
verbunden. Das Pleuellager 66a ist mit der Kurbelwelle 60 an
gegenüberliegenden Enden durch ein Paar Kurbelwangen 70a und
72a verbunden. Die Kurbelwange 70a ist mit dem Kurbellager 64a
und die Kurbelwange 72a mit dem Kurbellager 64b verbunden. Die
übrigen Pleuellager 66b bis 66f sowie die Kurbelwangen 70b bis
70f und 72b bis 72f sind in analoger Weise längs der Kurbelwel
le 60 angeordnet. Darüber hinaus sind die Kurbelwangen 70a bis
70f und 72a bis 72f vorzugsweise als Kurbelwellengegengewichte
ausgebildet. Die Kurbelwangen 70a bis 70f und 72a bis 72f sowie
die Pleuellager 66a bis 66f können sich relativ zu den Kurbel
lagern 64a bis 64f drehen, so daß sich die Kurbelwelle 60 in
üblicher Art um ihre Drehachse R dreht.
An der Kurbelwange 72a ist nahe dem Sensoraufbau 46 ein Resol
verrad 80 angebracht. Das Resolverrad 80 und der Sensoraufbau
46 sind vorzugsweise so ausgebildet, daß sie über die Eingangs
leitung 44 an das Steuergerät 40 ein Sensorsignal leiten, das
der Winkelstellung der Kurbelwelle 60 entspricht. Ferner kann
das Steuergerät 40 so ausgebildet sein, daß es von diesem
Signal eine Drehzahlinformation ableitet. Diese Drehzahl- und
Winkelstellungsinformation wird vom Steuergerät 40 verwendet,
um den Motorbetrieb in bekannter Weise zu steuern.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist eine teilweise Unteransicht des
Resolverrades 80 und der Kurbelwange 72a im Motor 20 darge
stellt. Fig. 2 stellt zusätzlich Details der Beziehung des
Resolverrads 80 und der Kurbelwange 72a zum Sensoraufbau 46
dar. Der Sensoraufbau 46 erstreckt sich durch eine in einer
Wand 23 des Motorblocks 22 begrenzte Öffnung 21 und weist ein
Erfassungsende 47 auf, das nahe dem Resolverrad 80 angeordnet
und davon durch einen Spalt G getrennt ist. Der Sensoraufbau 46
weist eine im Erfassungsende 47 angeordnete Halleffekt-
Einrichtung 45 auf, um Änderungen eines Magnetfelds zu erfas
sen. Der Sensoraufbau 46 ist durch einen Befestigungsbolzen 48
an der Wand 23 angebracht. Zum Koppeln an die Leitung 44 weist
der Sensoraufbau 46 ein modulares Verbindungsglied 49 auf. Das
Resolverrad 80 dreht sich mit der Kurbelwange 72a, die sich
ihrerseits dreht, wenn die Kurbelwelle 60 gedreht wird. Der
Spalt G bleibt vorzugsweise während der Drehung der Kurbelwelle
60 relativ konstant.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 6 werden weitere Details
der Anordnung des Resolverrads 80 und der Kurbelwange 72a
erläutert. Das Resolverrad 80 ist allgemein als Kreisring
ausgebildet, der wie in Fig. 3 dargestellt einen Innenradius R1
hat. Das Resolverrad 80 weist ein erstes gekrümmtes Ringsegment
82 und ein zweites gekrümmtes Ringsegment 92 auf. Jedes ge
krümmte Ringsegment 82 und 92 weist am Umfang eine entsprechen
de Anzahl Zähne 83 und 93 auf, die voneinander beabstandet
sind, so daß sie dazwischen im wesentlichen gleichförmige
Lücken 84 und 94 festlegen. Jeder der Zähne 83 und 93 hat
ungefähr die gleiche Größe und Gestalt. Entsprechend hat jede
Lücke 84 und 94 ungefähr die gleiche Größe und Ausrichtung.
Folglich ist jeder Zahn des Rades 80 zum benachbarten Zahn in
Umfangsrichtung durch einen Abstandswinkel A1 getrennt, wie in
Fig. 3 dargestellt. Durch einen Radius R2 ist der den Lücken 84
und 94 des Rades 80 entsprechende kleinste Außenradius des
Rades 80, und durch einen Radius R3 ein den Zähnen 83 und 93
entsprechender größter Außenradius des Rades 80 dargestellt.
Das Ringsegment 82 definiert ferner eine Indexlücke 85, die
einem in Fig. 3 dargestellten Indexwinkel A2 entspricht.
Die Kurbelwange 72a weist eine durch eine Umfangslinie 76
begrenzte Stirnfläche 74a auf. Die Stirnfläche 74a definiert
eine Ausnehmung 77 zum Aufnehmen des Resolverrades 80, und eine
Anzahl Gewindelöcher 78 zum Anbringen des Resolverrades 80
daran. Da sich die Drehachse R senkrecht zur Betrachtungsebene
der Fig. 3 bis 5 erstreckt, ist sie in diesen Figuren durch den
Drehpunkt P dargestellt. Zueinander senkrechte Achsen X, Y
kreuzen am Punkt P und gehen von diesem aus. Es ist zu bemer
ken, daß die Stirnfläche 74a zum Drehpunkt P, der Drehachse R
und den Achsen X und Y asymmetrisch ist. Die Kurbelwange 72a
weist auch eine Stirnfläche 74b auf, die auf einer der Stirn
fläche 74a gegenüberliegenden Seite angeordnet ist. Die Stirn
fläche 74b ist in den Fig. 2 und 5 dargestellt und ist
ebenfalls asymmetrisch.
Das Ringsegment 82 legt Befestigungslöcher 86 fest. Entspre
chend legt das Ringsegment 92 Befestigungslöcher 96 fest. Die
Befestigungslöcher 86 und 96 des Resolverrades 80 sind so
angepaßt, daß sie mit zugehörigen in der Kurbelwange 72a ausge
bildeten Gewindelöchern 78 fluchten. Im ausgerichteten Zustand
werden Schrauben 88 und 98 durch die Befestigungslöcher 86 und
96 in die Gewindelöcher 78 geschraubt, um das Rad 80 an der
Kurbelwange 72a zu befestigen, wie in Fig. 3 dargestellt. Im
befestigten Zustand hat das Resolverrad 80 eine im wesentlichen
kreisringförmige Gestalt, die einer im wesentlichen kreisförmi
gen Bahn um die Kurbelwelle 60 folgt. Das Ringsegment 82 weist
an der Kurbelwange 72a angebrachte Endabschnitte 93a und 93b
und einen zwischen den Endabschnitten 93a und 93b gelegenen,
gekrümmten Zwischenabschnitt 93c auf. Der Zwischenabschnitt 93c
erstreckt sich über die Umfangslinie 76 der als Gegengewicht
ausgebildeten Kurbelwange 72a hinaus. Der mehrteilige Aufbau
des Resolverrades 80 erlaubt es den Ringsegmenten 82 und 92
einen Teil der Kurbelwelle 60 zu umgeben, ohne zum Ein- oder
Ausbau die Kurbelwelle 60 demontieren oder ein Referenzglied
über ein Ende der Kurbelwelle führen zu müssen. Durch das Umgeben der Kurbelwel
le kann ein hochauflösender Anzeiger für die Kurbelwellenstellung einfach vorgese
hen werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 6 sind abgeschrägte Befestigungsflächen 81 und 91 der
Ringsegmente 82 und 92 dargestellt. Der Neigungswinkel dieser Befestigungsflächen
81 und 91 liegt vorzugsweise in einem Bereich von etwa 20° bis 25°, kann aber
verändert werden, wie es einem Fachmann auf diesem Gebiet sinnvoll erscheint. Ein
repräsentatives Befestigungsloch 86 erstreckt sich durch das Ringsegment 92 in
einem Winkel A3, der auf eine zur Drehachse R parallele Achse bezogen ist. Der
Winkel A3 ist vorzugsweise ungefähr gleich dem Neigungswinkel.
Bei einer Ausgestaltung des Resolverrades 80 ist der Abstandswinkel A1 nicht größer
als 25° und der Indexwinkel A2 ist wenigstens 25% größer als der Abstandswinkel
A1, um eine passende hochgenaue Auflösung des Kurbelwinkels und der Kurbeldreh
zahl zu liefern. Bei dieser Ausgestaltung überspannt ein Weg S1 einen Winkel von
mindestens 180° um den Punkt P und ein Weg S2 überspannt einen Winkel von nicht
mehr als 180° um den Punkt P, wobei diese Winkel gleich den Winkeln sind, die von
einem Radius überstrichen werden, der sich um den Punkt P von einem Ende zum
anderen Ende jedes Ringsegments 82 und 92 dreht.
In der in den Fig. 1 bis 6 veranschaulichten Ausgestaltung beträgt der Winkel A1
etwa 10° und der Winkel A2 etwa 20°. Das Ringsegment 82 legt etwa siebenund
zwanzig im wesentlichen gleich große Zähne 83 fest, und das Ringsegment 92 legt
etwa acht im wesentlichen gleich große Zähne 93 fest. Bei dieser Ausführungsform
überspannt der Weg S1 einen Winkel von etwa 280° und der Weg S2 einen Winkel
von etwa 80° um den Punkt P.
Im Betrieb stellt der Sensoraufbau 46 ein Magnetfeld bereit und die Halleffekt-
Einrichtung 45 erzeugt ein Änderungen dieses Magnetfelds entsprechendes elektri
sches Signal. Die Zähne 83 und 93 des Resolverrades 80 bestehen aus einem Materi
al, welches das Magnetfeld der Halleffekt-Einrichtung 45 ändert, wenn sie mit der
Kurbelwange 72a und der Kurbelwelle 60 umlaufen. Indem sich jeder Zahn 83 und
93 am Erfassungsende 47 vorbeibewegt, wird als Folge der Änderung des Magnet
felds von der Halleffekt-Einrichtung 45 ein entsprechendes Signal erzeugt. Das
resultierende Signal ist vorzugsweise so beschaffen, daß es eine zeitbezogene
Pulsfolge liefert, bei der jeder Puls des Signalmusters einen Zahn darstellt, der am
Erfassungsende 47 des Sensoraufbaus 46 vorbeiläuft.
Das von den im wesentlichen gleichförmigen Zähnen 83 und 93 sowie den zugehöri
gen Lücken 84 und 94 gelieferte Signalmuster ist normalerweise von dem zur Index
lücke 85 gehörenden Signalmuster unterscheidbar. Folglich liefert die Indexlücke 85
für jede Umdrehung der Kurbelwelle 60 einen Winkelreferenzpunkt, den das Steuer
gerät 40 verwenden kann, um das Steuern des Systems 10 zu vereinfachen. In einer
Ausgestaltung kann die Indexlücke 85 in einem vorbestimmten Stellungsverhältnis
zum oberen Totpunkt (TDC) einer ausgewählten Kolbenanordnung 50 angeordnet
sein, um das Timing bzw. die Synchronisierung des Motors zu steuern - unter Be
rücksichtigung des Umstandes, daß eine Kurbelwelle in einem Viertaktmotor für jede
Verbrennungs-/Ausstoß-Folge einer gegebenen Kolbenanordnung zwei Umdrehungen
ausführt. Ferner kann das Steuergerät 40, aufgrund der Gleichförmigkeit der Zähne
83 und 93 sowie Lücken 84 und 94, kleine Änderungen der Drehzahl der Kurbelwelle
60 während jeder Kurbelwellenumdrehung leicht erfassen. In anderen Ausgestaltun
gen können mehr oder weniger Zähne und unterschiedliche räumliche Zahnmuster
verwendet werden, um die Erfordernisse des verwendeten Systems zu erfüllen.
Die Zähne 83 und 84 des Resolverrades 80 sind vorzugsweise aus einem eisenhalti
gen Material hergestellt, daß eine Änderung eines Magnetfelds leicht erfaßt. Gemäß
der Fig. 1 sind das Resolverrad 80 und der Sensoraufbau 46 an einer Kurbelwange
vorgesehen, die der hintersten Kolbenanordnung 50 des Motors 20 zugeordnet ist. Es
wurde ermittelt, daß Torsionsschwingungen des Motors 20 zu weniger Sensorrau
schen führen, wenn das Resolverrad 80 an dieser Stelle angebracht ist, verglichen
mit einer Anordnung des Resolverrads 80 an einer der vorderen Kurbelwangen 70b
bis 70f oder 72b bis 72f. Das Resolverrad 80 kann dennoch an verschiedenen Stellen
längs der Kurbelwelle 60 angeordnet sein.
Neben einer Zahn/Lücken-Anordnung können andere Arten Anzeiger oder Markie
rungen verwendet werden, je nach ausgewählter Sensorart. Beispielsweise verwen
det das US Patent Nr. 4 155 340 an Fernquist et al in einem Referenzglied einge
bettete, verschieden polarisierte Magnete als Anzeiger. Neben Halleffekt-Einrich
tungen können auch andere Sensorarten, wie beispielsweise induktive und magneto
resistive, verwendet werden. Entsprechend kann es nicht erforderlich sein, die
Kurbelwelle 60 mit einer Ringstruktur vollständig zu umgeben, um die gewünschte
Genauigkeit zu erreichen. Auch kann es nicht erforderlich sein, eine Referenzlücke
vorzusehen oder ein Referenzglied mit einer Ringform zu verwenden. Ferner kann im
Gegensatz zum mehrteiligen Resolverrad 80 eine einteilige Referenzeinrichtung an
einer Kurbelwange angebracht sein. Das System 10 kann mit anderen Drehsensor
systemen, wie beispielsweise einem Nockenwellen-Erfassungssystem, kombiniert
werden, um die gewünschte Motorsteuerung bereitzustellen.
Gemäß dieser Erfindung ist ein Resolverrad 200 an einem die Nockenwelle antreiben
den Zahnradtrieb befestigt. Ein Bewegen des Resolverrades 200 vorbei an einem in
einem Zahnradgehäuse des Motors 20 angeordneten Halleffekt-Sensor führt zu
einem Sensorsignal, aus dem das Steuergerät 40 sowohl die Drehzahl des Motors 20
als auch seine Winkelstellung innerhalb des thermodynamischen Motorzyklus ermit
teln kann. Dies ist möglich, weil sich die Nockenwelle im Fall eines Viertaktmotors,
beispielsweise eines Dieselmotor oder eines Ottomotor, bei jeder Wiederholung des
Zyklus einmal dreht. Dies unterscheidet sich von den hierin bisher beschriebenen
Ausgestaltungen, in denen das Resolverrad 80 an der Kurbelwelle 60 befestigt ist. In
diesen Ausgestaltungen stellt die Indexlücke 85 einen Winkelreferenzpunkt für jede
Umdrehung der Kurbelwelle 60 bereit, oder zwei solche Winkelreferenzpunkte für
jeden thermodynamischen Zyklus. Es kann in diesen Ausgestaltungen wünschens
wert sein, einen zweiten Sensor zum Bereitstellen einer Anzeige pro thermodynami
schem Zyklus zu haben. In den Ausgestaltungen dieser Erfindung, in denen sich das
Resolverrad 200 mit derselben Drehzahl wie die Kurbelwelle 60 dreht, können sowohl
die Motordrehzahl als auch die Winkelstellung darstellende Signale von einem einzi
gen Sensor bereitgestellt werden. Es ist daher für die in den Fig. 7 bis 13 darge
stellten und beschriebenen Ausführungsformen nicht erforderlich, getrennte Motor
drehzahl- und Winkelstellungssensoren vorzusehen.
Fig. 7 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Resolverrades und
eines Zahnrades gemäß einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung. Ein Resol
verrad 200 wird an eine Zahnradstirnfläche 202 eines Nockenwellenzahnrades 204
angebracht. Die äußere Fläche 201a des Resolverrades 200 bildet mit einer im Zahn
rad 204 ausgebildeten Bohrung 203 einen Preßsitz. Zusätzlich ist das Resolverrad 200
am Zahnrad 204 durch Befestigungsglieder 206 befestigt. Fig. 8 stellt das am Noc
kenwellenzahnrad 204 montierte Resolverrad 200 dar. Das Resolverrad 200 weist
eine Vielzahl Referenzanzeiger oder Stege 208 auf. Zwischen zwei benachbarten
Referenzanzeigern 208 ist je ein Schlitz oder Fenster 210 ausgebildet.
Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht eines Teil des Resolverrads 200, das auch
einen Stellungsanzeiger 212 aufweist, der breiter als die Referenzanzeiger 208 ist. In
einer Ausführungsform dieser Erfindung ergibt sich der Stellungsanzeiger 212, indem
zwischen Schlitzen 210a und 210b kein Schlitz 210 ausgebildet wird. Die Referenzan
zeiger 208 haben eine erste Winkelbreite 209. Der Stellungsanzeiger 212 hat eine
zweite Winkelbreite 213, die größer als die Winkelbreite 209 ist. Eine Vorderkante
214a und eine Hinterkante 214b jedes Referenzanzeigers 208 und die Vorderkante
215a und Hinterkante 215b des
Stellungsanzeigers 212 fluchten radial mit der Mittelachse X
des Resolverrades 200. Die Schlitze 210 sind somit länglich,
mit gerundeten Enden und sich verjüngenden Seiten, und haben
eine Winkelbreite 211. Jeder Schlitz 210 ist zur äußeren Fläche
201a des Resolverrades 200 breiter und zur inneren Fläche 201b
schmäler. Radiallinien 216 stellen die radiale Beschaffenheit
der Vorderkanten 214a und 215a und der Hinterkanten 214b und
215b dar. In einer Ausführungsform dieser Erfindung bestehen
von der Vorderkante 215a des Stellungsanzeigers 212 bis zur
Hinterkante 215b einundsiebzig gleich beabstandete Schlitze
210. In dieser Ausführungsform ist die Summe der Winkelbreite
211 und der Winkelbreite 209 etwa 5°. Die zweite Winkelbreite
213 ist etwa 7° und die erste Winkelbreite 209 ist etwa 2°.
Obwohl für eine Ausführungsform dieser Erfindung eine besondere
Anzahl Schlitze und besondere Winkelbreiten beschrieben worden
sind, können weniger oder mehr Schlitze sowie Referenz- und
Stellungsanzeiger größerer oder geringerer Breite vorgesehen
sein, so daß ein Sensor 228 in der Lage ist, dem Steuergerät 40
ein Sensorsignal mit ausreichender Genauigkeit und Auflösung
zum Erfassen der Motordrehzahl und Winkelstellung zuliefern.
Fig. 10 stellt einen Querschnitt des Resolverrades 200 durch
einen Schlitz 210 dar. Der Schlitz 210 ist als Durchgangsloch
durch das Resolverrad 200 hergestellt, das sich von der ersten
Stirnfläche 218 zur zweiten Stirnfläche 220 erstreckt. Die
Schlitze 210 werden vorzugsweise durch einen Feinstanzprozess
ausgebildet, bei dem ein erstes Werkzeug entlang der ersten
Stirnfläche 218 angeordnet ist und die Winkelstellen überla
gert, an denen die Referenzanzeiger 208 und der Stellungsanzei
ger 212 gewünscht sind. Ein zweites Werkzeug überlagert die
Stellen der Referenzanzeiger 208 und Stellungsanzeiger 212 auf
der zweiten Stirnfläche 220 des Resolverrades 200. Dann wird
ein drittes Werkzeug mit einer im wesentlichen dem Schlitz 210
entsprechenden Form durch das Resolverrad 200 von der zweiten
Stirnfläche 220 zur ersten Stirnfläche 218 gestoßen. Dieser
Arbeitsgang führt zu Vorderkanten 214a und 215a sowie Hinter
kanten 214b und 215b für die Anzeiger 208 bzw. 212, die eine
scharfe Kante 222 entlang der ersten Stirnfläche 218 und eine
gerundete Kante 224 entlang der zweiten Stirnfläche 220 haben.
Obwohl zur Herstellung des Resolverrades 200 ein besonderer
Herstellungsprozeß beschrieben worden ist, können alternative
Herstellungsverfahren verwendet werden, wie beispielsweise
reines Stanzen und Gießen. Das Resolverrad 200 ist vorzugsweise
aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität herge
stellt, wie beispielsweise kohlenstoffarmer Stahl, um so eine
magnetische Wirkung am Halleffekt-Sensor 228 herbeizuführen
(siehe Fig. 11).
Fig. 11 ist eine Querschnittsansicht eines Teils eines Motors,
die eine dritte Ausführungsform dieser Erfindung darstellt. Ein
Nockenwellenzahnrad 204 ist an einer Nockenwelle 226 befestigt,
die so ausgebildet ist, daß sie sich während des Betriebs des
Motors 20 um eine Drehachse X dreht. Die Nockenwelle 226 betä
tigt die Tellerventile im Zylinderkopfaufbau 24. Das Resolver
rad 200 ist entlang der Zahnradstirnfläche 202 am Nockenwellen
zahnrad 204 befestigt. Ein Teil des Nockenwellenzahnrads 204
dreht sich an einem Teil eines Zahnradgehäuses 230 vorbei, das
an der vorderen Stirnfläche des Motors 20 (nicht dargestellt)
eine Mehrzahl Zahnräder stützt und umgibt. Am Zahnradgehäuse
230 ist der Halleffekt-Sensor 228 befestigt und darin so ange
ordnet, daß sich die erste Stirnfläche 218 des Resolverrades
200 vorzugsweise an der Stirnfläche des Sensors 228 vorbeibe
wegt. Fig. 13 stellt schematisch das Nockenwellenzahnrad 204
dar, das durch ein oder mehrere Zahnräder 242 angetrieben wird,
die durch die Kurbelwelle 60 angetrieben werden. In einigen
Ausführungsformen dieser Erfindung ist ein zweiter Halleffekt-
Sensor 228 am Zahnradgehäuse 230 befestigt und darin so ange
ordnet, daß er dem Steuergerät 40 ein redundantes Sensorsignal
liefert.
Der Sensor 228 ist nahe dem Resolverrad 200 angeordnet, um so
die Referenzanzeiger 208 und den Stellungsanzeiger 212 zu
erfassen, während sich die Anzeiger am Sensor 228 vorbeidrehen.
Der Sensor 228 ist von der Stirnfläche 218 des Resolverrades
200 durch einen Spalt 229 beabstandet, der etwa 0,05 cm (0,02 Inch)
bis etwa 0,127 cm (0,05 Inch) breit ist. Das Zahnradge
häuse 230, das Nockenwellenzahnrad 204, der Zylinderblock 22
und die Nockenwelle 226 haben Gegen- und Anordnungsflächen
sowie Ausmaße, die in der Toleranzsumme umfaßt sind, welche die
Größe des Spalts 229 festlegt. Da bei einem Verbrennungsmotor
eine genaue geometrische Beziehung zwischen diesen Bauteilen
typischerweise beibehalten wird, ist es in einigen Ausführungs
formen dieser Erfindung nicht erforderlich, ein Mittel zum
Einstellen des Spaltes 229 vorzusehen.
Wenn sich das Resolverrad 200 entsprechend der Drehung der
Nockenwelle 226 dreht, erzeugt der Sensor 228 ein Sensorsignal
234, das der Drehung des Resolverrades 200 entspricht. Das
Sensorsignal 234 wird dem Steuergerät 40 zugeleitet, das ver
schiedene Betriebsarten des Motors 20 regelt. Das Sensorsignal
234 ist allgemein eine Folge sich wiederholender Rechteckwel
len, die das Vorbeilaufen der Schlitze 210 sowie Anzeiger 208
und 212 am Sensor 228 darstellen. Das Sensorsignal 234 umfaßt
eine einzelne Rechteckwelle, die länger dauert als die anderen
Wellen und dem Stellungsanzeiger 212 entspricht. In manchen
Ausführungsformen dieser Erfindung ist es wünschenswert, daß
die als Sensorsignal 234 dargestellte Wellenform scharfkantig
ist, mit steilen Vorder- und Rückflanken des elektrischen
Signals. Es wurde festgestellt, daß das Anordnen der ersten
Stirnfläche 218 mit den nahe dem Sensor 228 vorbeilaufenden
scharfen Kanten 222 die Rechteckigkeit der Wellenform des
Sensorsignals 234 verbessert und so die Genauigkeit der durch
das Steuergerät 40 aus dem Sensorsignal 234 gewonnenen Dreh
zahl- und Winkelstellungsmessungen verbessert.
Das Sensorsignal 234 ist im Steuergerät 40 zum Messen der
Drehzahl und der Winkelstellung des Motors 20 verwendbar. Ein
sich wiederholender Teil 236 des Sensorsignals 234 ist eine
elektrische Entsprechung der Winkelbreite 209 des Referenzan
zeigers 208. Ein sich wiederholender Teil 238 des Sensorsignals
234 stellt eine elektrische Entsprechung der Winkelbreite 211
des Schlitzes 210 dar. Ein sich wiederholender Teil 240 des
Sensorsignals 234 entspricht elektrisch der Winkelbreite 213
des Stellungsanzeigers 212. Basierend auf der Kenntnis der
Winkelbreiten 209 und 211 ist das Steuergerät 40 fähig, Zeit
messungen auf das Steuersignal 234 anzuwenden, um die Drehge
schwindigkeit der Nockenwelle 226 zu erfassen, die sich mit
halber Drehzahl der Kurbelwelle 60 dreht.
Obwohl ein Resolverrad mit einem Muster abwechselnder Anzeiger
und Schlitze beschrieben worden ist, kann das Resolverrad 200
auch ein Muster abwechselnder Anzeiger und Vertiefungen umfas
sen, so daß das Vorbeilaufen der Anzeiger und Vertiefungen am
Sensor 228 ein vom Steuergerät 40 verwendbares Sensorsignal
erzeugt. Ferner werden Fachleute erkennen, daß die Referenz-
und Stellungsanzeiger aus einer Fläche des Resolverrades 200
erhöht sein können, so daß sie Täler zwischen den erhöhten
Flächen bilden. Ferner können, obwohl ein Halleffekt-Sensor
dargestellt und beschrieben worden ist, andere Arten Sensoren,
wie beispielsweise induktive und magnetoresistive, verwendet
werden. Weiter kann ein Resolverrad an der Nockenwelle 226
angebracht sein, obwohl dargestellt und beschrieben worden ist,
daß das Resolverrad 200 am Nockenwellenzahnrad 204 angebracht
ist.
Ein Teil 240 des Sensorsignals 234 liefert eine Angabe, aus der
das Steuergerät 40 die Winkelstellung des Motors 20 ermittelt.
Der Stellungsanzeiger 212 ist durch Befestigungsglieder 206,
die das Resolverrad 200 am Nockenwellenzahnrad 204 befestigen,
und durch die schräge Fläche bzw. Keilnut 203, die das Nocken
wellenzahnrad 204 an der Nockenwelle 226 genau positioniert,
bezüglich der Nockenwelle 226 genau positioniert. Da sich die
Kurbelwelle 226 bei jedem thermodynamischen Zyklus des Motors
20 einmal dreht, oder einmal bei je zwei Umdrehungen der Kur
belwelle 60, zeigt der Stellungsanzeiger 212 somit die Winkel
stellung des Motors 20 innerhalb des thermodynamischen Zyklus
an. Der Stellungsanzeiger 212 ist auf ein besonderes Ereignis
innerhalb des thermodynamischen Zyklus ausgerichtet, wie bei
spielsweise die obere Totpunktstellung einer Kolbenanordnung
50. Der Teil 240 des Sensorsignals 234 muß nicht unbedingt mit
der Vorderkante 212a oder Hinterkante 212b des Stellungsanzei
gers 212 übereinstimmen, weil sich die Änderung am Spannungs
ausgang des Halleffekt-Sensors 228 an einem von der Mittellinie
des Sensors 228 verschiedenen Punkt ereignen kann. Aus diesem
Grund wird vorzugsweise der elektromagnetische Versatz des
Stellungsanzeigers 212 zum Teil 240 des Sensorsignals 234
ermittelt. Dieser elektromagnetische Versatz kann durch Verfah
ren ermittelt werden, die Fachleuten auf diesem Gebiet bekannt
sind.
Weil die Schlitze 210 sowie Anzeiger 208 und 212 gegenüber
Schlitzen und Anzeigern mit parallelen Kanten eine zugehörige
Winkelbreite haben, sind diese Ausführungsformen der Erfindung
gegen Fehleinstellungen des Sensors 228 bezüglich der Drehachse
X verhältnismäßig tolerant. Der Sensor 228 kann nahe den
Schlitzen 210 radial verschoben werden und dennoch ein Sensor
signal 234 mit genauen Motordrehzahl- und Winkelstellungsdaten
liefern. Demgegenüber ist ein Schlitz oder Anzeiger mit paral
lelen Kanten nicht tolerant gegenüber radialen Fehleinstellun
gen des Sensors. Anzeiger und Schlitze mit parallelen Kanten
stellen Sensorsignalteile bereit, deren Zeitdauer von der
radialen Stellung des Sensors abhängig ist, weil die vom Sensor
erfaßte Winkelbreite der Anzeiger und Schlitze eine Funktion
der radialen Stellung des Sensors ist. Bei der vorliegenden
Erfindung stellt die Zeitdauer der Teile 236 und 238 des Sen
sorsignals 234 feste Winkelbreiten bzw. -unterteilungen 209
bzw. 211 dar. Das Verhältnis des Teils 236 des Sensorsignals
234 zum Teil 238 hängt nicht von der Radialstellung des Sensors
228 ab.
Aus dem gleichen Grund hängt die Beziehung des Teils 240 des
Sensorsignals 234 zu einer Winkelstellung des Motors 20 nicht
von der Radialstellung des Sensors 228 ab. Somit führt der
Stellungsanzeiger 212 zu einer genaueren Winkelstellungsmessung
durch das Steuergerät 40, was für Funktionen wünschenswert ist,
die innerhalb des thermodynamischen Motorzyklus sorgfältig
zeitlich abgestimmt sein sollen, wie beispielsweise die optima
le Kraftstoffeinspritzung, um den Ausstoß von Motorschadstoffen
so gering wie möglich zu halten.
Claims (23)
1. Vorrichtung, mit
einem Verbrennungsmotor (20) mit einer Kurbelwelle (60), einer Nockenwelle (226) und einem Nockenwellenzahnrad (204), das sich während eines Motorbetriebs um eine Drehachse (X) dreht, wobei das Nockenwellenzahnrad (204) eine Zahnradstirn fläche (202) und die Nockenwelle (226) eine gleichbleibende Winkelbeziehung mit der Kurbelwelle (60) aufweist;
einem am Nockenwellenzahnrad (204) befestigten Rad (200), das eine Stirnfläche (218), die sich rechtwinklig zur Drehachse (X) erstreckt, und eine äußere Fläche (201a) aufweist, das eine Mehrzahl Referenzanzeiger (208) aufweist, die in der Stirnfläche (218) angeordnet sind, sich einwärts von der äußeren Fläche (201a) befinden und eine erste Winkelbreite (209) haben, und das einen Stellungsanzeiger (212) aufweist, der eine zweite Winkelbreite (213) hat, die verschieden von der ersten Winkelbreite (209) ist; und
einem am Motor (20) angebrachten Sensor (228), an dem sich die Stirnfläche (218) des Rades (200) vorbeidreht, und der ein der Drehzahl und Winkelstellung des Rades (200) entsprechendes Sensorsignal bereitstellt.
einem Verbrennungsmotor (20) mit einer Kurbelwelle (60), einer Nockenwelle (226) und einem Nockenwellenzahnrad (204), das sich während eines Motorbetriebs um eine Drehachse (X) dreht, wobei das Nockenwellenzahnrad (204) eine Zahnradstirn fläche (202) und die Nockenwelle (226) eine gleichbleibende Winkelbeziehung mit der Kurbelwelle (60) aufweist;
einem am Nockenwellenzahnrad (204) befestigten Rad (200), das eine Stirnfläche (218), die sich rechtwinklig zur Drehachse (X) erstreckt, und eine äußere Fläche (201a) aufweist, das eine Mehrzahl Referenzanzeiger (208) aufweist, die in der Stirnfläche (218) angeordnet sind, sich einwärts von der äußeren Fläche (201a) befinden und eine erste Winkelbreite (209) haben, und das einen Stellungsanzeiger (212) aufweist, der eine zweite Winkelbreite (213) hat, die verschieden von der ersten Winkelbreite (209) ist; und
einem am Motor (20) angebrachten Sensor (228), an dem sich die Stirnfläche (218) des Rades (200) vorbeidreht, und der ein der Drehzahl und Winkelstellung des Rades (200) entsprechendes Sensorsignal bereitstellt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Rad (200) an der Zahnradstirnfläche (202) befes
tigt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Winkelbreite (213) größer als die erste
Winkelbreite (209) ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzanzeiger (208) durch innerhalb des Rades
(200) begrenzte Schlitze (210) mit einer dritten Winkelbreite (211) getrennt sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (20) ein Zahnradgehäuse (230) aufweist,
sich ein Teil des Nockenwellenzahnrades (204) an einem Teil des Zahnradgehäuses
(230) vorbeidreht und der Sensor (228) am Zahnradgehäuse (230) angebracht ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Rad (200) aus einem kohlen
stoffarmen Stahl hergestellt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (228) ein Halleffekt-Sensor ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Rad (200) zwei Stirnflächen (218, 220) hat und
durch Feinbearbeitung hergestellt ist, wodurch die Referenzanzeiger (208) auf der
ersten Stirnfläche (218) des Rades (200) eine scharfe Kante (222) und auf der
zweiten Stirnfläche (220) des Rades (200) eine gerundete Kante (224) haben, und
daß die erste Stirnfläche (218) zwischen dem Sensor (228) und der zweiten Stirnflä
che (220) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Rad (200) siebzig gleich beabstandete Referenzan
zeiger (208) und einen Stellungsanzeiger (212) aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
gekennzeichnet durch ein Steuergerät (40), das betriebsmäßig mit dem Motor (20)
und auf den Sensor (228) reagierend gekoppelt ist, um als Funktion des Sensorsig
nals (234) ein Steuersignal zu erzeugen, wobei der Motor (20) gemäß dem Steuer
signal betrieben wird, der Verbrennungsmotor (20) eine Drehzahl und eine
Winkelstellung hat und das Steuergerät (40) die Referenzanzeiger (208) verwendet,
um die Drehzahl des Motors (20) zu erfassen, und den Stellungsanzeiger (212)
verwendet, um die Winkelstellung des Motors (20) zu erfassen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzanzeiger (208) durch im Rad (200) be
grenzte Schlitze (210) mit einer dritten Winkelbreite (211) getrennt sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (228) ein Halleffekt-Sensor ist, der Motor
(20) ein Zahnradgehäuse (230) aufweist, ein Teil des Nockenwellenzahnrades (204)
sich an einem Teil des Zahnradgehäuses (230) vorbeidreht und der Sensor (228) an
dem Teil des Zahnradgehäuses (230) befestigt ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß das Rad (200) zwei Stirnflächen (218, 220) hat und die
Referenzanzeiger (208) auf der ersten Stirnfläche (218) des Rades (200) scharfe
Kanten (222) und auf der zweiten Stirnfläche (220) des Rades (200) gerundete
Kanten (224) haben, und daß die erste Stirnfläche (218) zwischen dem Sensor (228)
und der zweiten Stirnfläche (220) angeordnet ist.
14. Steuereinrichtung, mit
einem Verbrennungsmotor (20) mit einer Kurbelwelle (60) und einer Nockenwelle (226), die sich während eines Motorbetriebs um eine Drehachse (X) dreht, und die eine gleichbleibende Winkelbeziehung mit der Kurbelwelle (60) aufweist;
einem an der Nockenwelle (226) angebrachten Rad (200), das eine Stirnfläche (218) und eine äußere Fläche (201a) aufweist, das eine Mehrzahl Referenzanzeiger (208) aufweist, die in der Stirnfläche (218) angeordnet sind, sich einwärts von der äußeren Fläche (201a) befinden und eine erste Winkelbreite (209) haben, und einen Stellungsanzeiger (212) aufweist, der eine zweite Winkelbreite (213) hat, die ver schieden von der ersten Winkelbreite (209) ist;
einem Sensor (228), der nahe dem Rad (200) zum Erfassen der Mehrzahl Referenz anzeiger (208) und des Stellungsanzeigers (212) angeordnet ist und der ein der Drehung des Rades (200) entsprechendes Sensorsignal (234) bereitstellt; und
einem Steuergerät (40), das betriebsmäßig mit dem Motor (20) und auf den Sensor (228) reagierend gekoppelt ist, um als Funktion des Sensorsignals (234) ein Steuer signal zu erzeugen, wobei der Motor (20) gemäß dem Steuersignal betrieben wird; wobei
der Verbrennungsmotor (20) eine Drehzahl und eine Winkelstellung hat und das Steuergerät (40) die Referenzanzeiger (208) verwendet, um die Drehzahl des Motors (20) zu erfassen, und den Stellungsanzeiger (212) verwendet, um die Winkelstellung des Motors (20) zu erfassen.
einem Verbrennungsmotor (20) mit einer Kurbelwelle (60) und einer Nockenwelle (226), die sich während eines Motorbetriebs um eine Drehachse (X) dreht, und die eine gleichbleibende Winkelbeziehung mit der Kurbelwelle (60) aufweist;
einem an der Nockenwelle (226) angebrachten Rad (200), das eine Stirnfläche (218) und eine äußere Fläche (201a) aufweist, das eine Mehrzahl Referenzanzeiger (208) aufweist, die in der Stirnfläche (218) angeordnet sind, sich einwärts von der äußeren Fläche (201a) befinden und eine erste Winkelbreite (209) haben, und einen Stellungsanzeiger (212) aufweist, der eine zweite Winkelbreite (213) hat, die ver schieden von der ersten Winkelbreite (209) ist;
einem Sensor (228), der nahe dem Rad (200) zum Erfassen der Mehrzahl Referenz anzeiger (208) und des Stellungsanzeigers (212) angeordnet ist und der ein der Drehung des Rades (200) entsprechendes Sensorsignal (234) bereitstellt; und
einem Steuergerät (40), das betriebsmäßig mit dem Motor (20) und auf den Sensor (228) reagierend gekoppelt ist, um als Funktion des Sensorsignals (234) ein Steuer signal zu erzeugen, wobei der Motor (20) gemäß dem Steuersignal betrieben wird; wobei
der Verbrennungsmotor (20) eine Drehzahl und eine Winkelstellung hat und das Steuergerät (40) die Referenzanzeiger (208) verwendet, um die Drehzahl des Motors (20) zu erfassen, und den Stellungsanzeiger (212) verwendet, um die Winkelstellung des Motors (20) zu erfassen.
15. Steuereinrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Winkelbreite (213) größer als die erste
Winkelbreite (209) ist.
16. Steuereinrichtung nach Anspruch 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzanzeiger (208) durch im Rad (200) be
grenzte Schlitze (210) mit einer dritten Winkelbreite (211) getrennt sind.
17. Steuereinrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwelle (226) an einem Nockenwellenzahnrad
(204) mit einer Zahnradstirnfläche (202) und das Rad (200) an dieser Zahnradstirn
fläche (202) befestigt ist.
18. Steuereinrichtung nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (20) ein Zahnradgehäuse (230) aufweist, ein
Teil des Nockenwellenzahnrades (204) sich an einem Teil des Zahnradgehäuses (230)
vorbeidreht und der Sensor (228) am Zahnradgehäuse (230) befestigt ist.
19. Steuereinrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß das Rad (200) aus einem kohlen
stoffarmen Stahl hergestellt ist.
20. Steuereinrichtung nach Anspruch 14 oder 18,
dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (228) ein Halleffekt-Sensor ist.
21. Steuereinrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß das Rad (200) zwei Stirnflächen (218, 220) hat und
durch Feinbearbeitung hergestellt ist, wodurch die Referenzanzeiger (208) auf der
ersten Stirnfläche (218) des Rades (200) eine scharfe Kante (222) und auf der
zweiten Stirnfläche (220) des Rades (200) eine gerundete Kante (224) haben und die
erste Stirnfläche (218) zwischen dem Sensor (228) und der zweiten Stirnfläche (220)
angeordnet ist.
22. Steuereinrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß das Rad (200) siebzig gleich beabstandete Referenzan
zeiger (208) und einen Stellungsanzeiger (212) aufweist.
23. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 22,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (218) des Rades (200) sich an dem
Sensor (228) vorbeidreht.
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