DE3541624A1 - Anordnung zur identifikation von winkelimpulsen - Google Patents
Anordnung zur identifikation von winkelimpulsenInfo
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Description
Bei modernen Verbrennungsmotoren wird der Beginn der
Kraftstoffeinspritzung und/oder der Zündung durch ein
elektronisches Steuergerät, insbesondere in Verbindung
mit einem Mikroprozessor, bestimmt. Dieses Steuergerät
braucht als Grundlage der Berechnung eine Information
über den aktuellen Stand der mit den einzelnen Zylindern
gekuppelten Kurbelwelle. Diese ist daher mit einer Geber
anordnung in Form einer Geberscheibe gekuppelt, die auf
ihrem Umfang Winkelmarken aufweist. Letztere werden von
einem Impulsgeber abgetastet, der je Winkelmarke einen
Winkelimpuls liefert; der zeitliche Abstand dieser Winkel
impulse ist ein Abbild des Winkels zwischen den Winkelmar
ken auf der Geberscheibe.
Ohne besondere Maßnahmen ist es aber bei dieser Technik
nicht möglich, dem einzelnen Winkelimpuls die Winkelmar
ken zuzuordnen, die diesen Winkelimpuls hervorgerufen
hat. Daher kann ein Winkelimpuls auch nicht einer be
stimmten Stellung der Kurbelwelle zugeordnet werden, also
beispielsweise derjenigen Stellung, bei der der Kolben
eines bestimmten Zylinders gerade den oberen Todpunkt er
reicht hat. Um darüber eine Aussage zu ermöglichen - ohne
mechanischen Verteiler - ist es notwendig, mindestens
einem der Winkelimpulse durch eine zusätzliche Identi
tätskennung eine definierte Position der Welle gegenüber
einem Festpunkt zuzuordnen. Ein derart identifizierter
Winkelimpuls wird im folgenden als Absolutimpuls bezeich
net.
Aus der europäischen Patentanmeldung 00 58 562 ist eine
Lösung dieses Problems bekannt, bei der die Geberscheibe
der Geberanordnung vier äquidistant angeordnete Winkel
marken und zusätzlich eine Codemarke aufweist, die sich
durch einen abweichenden Winkelabstand zu der folgenden
Winkelmarke unterscheidet. Der Geberscheibe ist ein Im
pulsgeber und diesem ein Decoder nachgeschaltet, der den
zeitlichen Abstand der von den Marken verursachten Impul
se mißt und miteinander vergleicht. Der unterschiedliche
Zeitabstand der Impulse ist dann eine Identifikationsken
nung für den Winkelimpuls, der dem von der Codemarke er
zeugten Codeimpuls folgt.
Diese Technik hat zunächst den Nachteil, daß sie nur bei
konstanter Drehzahl einwandfrei funktioniert, nicht je
doch beim Anlauf einer Brennkraftmaschine: Bei starker
Beschleunigung oder Verzögerung der die Geberscheibe tra
genden Welle ist nämlich der zeitliche Abstand zwischen
dem Codeimpuls und den Winkelimpulsen kein eindeutiges
Maß mehr für die von der Welle zwischen diesen Marken zu
rückgelegten Winkel.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine ein
deutige und sichere Identifizierung eines Winkelimpulses
als Absolutimpuls auch bei schneller Änderung der Dreh
zahl zu gewährleisten.
Bei der erfindungsgemäßen, in Anspruch 1 gekennzeichneten
Lösung dieser Aufgabe, wird zur Identifikation eines Win
kelimpulses als Absolutimpuls nicht der zeitliche Abstand
dieser Impulse ausgewertet, sondern die Anzahl digitaler
Codemarken in einem Codeelement, das einer Winkelmarke in
Drehrichtung vorausgeht. Dieser Zählvorgang und damit die
Identifizierung eines Winkelimpulses ist nicht mehr von
der Drehgeschwindigkeit und deren Anderung abhängig.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Technik besteht da
rin, daß je Umdrehung der Geberscheibe nur ein einziger
Absolutimpuls vorgesehen ist. Im ungünstigsten Fall ver
streicht daher ein Todwinkel von praktisch 360°, bevor
der Absolutimpuls kommt und damit eine Zuordnung aller
Winkelimpulse zu bestimmten Winkellagen der Welle möglich
ist.
Auf der Grundlage der Erfindung ist es dagegen möglich,
eine Vielzahl von Absolutimpulsen je Umdrehung der Geber
scheibe zu erzeugen und dadurch den Todwinkel wesentlich
zu reduzieren: Damit ist es schon nach einer Teilumdre
hung der Kurbelwelle möglich, Einspritz- und Zündimpulse
den einzelnen Zylindern in der richtigen Reihenfolge zu
zuführen; dadurch läßt sich die Anspringfreudigkeit eines
Verbrennungsmotors und auch sein Abgasverhalten im Anlauf
wesentlich verbessern.
Hierbei kann man mehreren oder gar allen Winkelmarken ein
Codeelement zuordnen. Dabei muß die Zahl der Codemarken
in jedem Codeelement unterschiedlich sein. Bei gegebener
Größe der Codemarken sind daher der Anzahl von unter
schiedlichen Winkelmarken und deren Verteilung über den
Umfang der Geberscheibe enge Grenzen gesetzt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung lassen sich mit
einer gegebenen Größe und Zahl von Codemarken wesentlich
mehr Winkelmarken als Absolutmarken identifizieren: Da
nach wird jeder zu identifizierenden Winkelmarke ein Co
deabschnitt aus zwei oder mehr Codeelementen - Elemente
zahl E - zugeordnet, deren Codewinkel gleich sind den
Sektorwinkeln derjenigen E Sektorelemente, die der Abso
lutmarke in Drehrichtung vorangehen, wobei auch die Code
winkel der Codeelemente in derselben Reihenfolge angeord
net sind, wie die Sektorwinkel der E Sektorelemente. Da
mit ist es möglich, mit Hilfe der Winkel- und Absolutim
pulse die Zahl der Codeimpulse aus den einzelnen Codeele
menten zu unterscheiden. Mit einer Grundmenge T von ver
schiedenen Codeelementen lassen sich dann T E (E Elemente
zahl) minus 1 Absolutmarken unterscheiden. Umgekehrt ge
hört zu einer geforderten Markengesamtzahl M von Absolut
marken eine Grundmenge T von unterschiedlichen Codeele
menten, die gleich ist dem Logarithmus der Markengesamt
zahl M plus 1, wobei die Basis des Logarithmus gleich ist
der zu jedem Codeabschnitt gehörenden Elementezahl E.
Wählt man beispielsweise zwei Codeelemente (E gleich 2)
je Codeabschnitt, dann benötigt man für eine Markengesamt
zahl M = 15 eine Grundmenge T von vier unterschiedlichen
Codeelementen. Hierbei kann es sich um Codeelemente mit
0, 1, 2, 3 oder mit 1, 2, 3, 4 etc. Codemarken handeln.
In diesen Fällen müssen jedoch alle Permutationen der
vier unterschiedlichen Codeelemente ausgenutzt werden,
also auch die Kombination der zwei längsten Codeelemente.
Geht man im einfachsten Fall davon aus, daß alle Codemar
ken zwischen sich denselben Grundwinkel α einschließen -
äquidistante Anordnung - dann ergibt sich daher als Ge
samtlänge des größten Codeabschnittes gleich 2 × 5
Eine günstigere Ausnutzung des Raumes auf der Geberschei
be läßt sich gemäß einer Weiterbildung der Erfindung bei
gleicher Markengesamtzahl M erreichen, wenn man von einer
Gesamtmenge A von Grundgrößen ausgeht, die größer ist als
die zuvor berechnete Grundmenge T. In diesem Fall kann
man dann zur Bildung der Codeabschnitte aus der Gesamt
zahl von unterschiedlichen Kombinationsmöglichkeiten von
Codeelementen möglichst kurze Kombinationen auswählen.
Außerdem steigt auf diese Weise der Gestaltungsspielraum
für die Verteilung der Winkelmarken über den Umfang der
Geberscheibe erheblich. Ferner sinkt mit der Zahl der
Winkelmarken die Größe des Todwinkels je Codeabschnitt.
Grundsätzlich können die einzelnen Codemarken in den Co
deelementen beliebig angeordnet sein. Vorzugsweise bilden
jedoch alle Codemarken - Codemarkenzahl Z - eine Codespur,
in der die Codemarken zwischen sich denselben Grundwinkel
einschließen. In diesem Fall sind dann auch die einzel
nen Sektorwinkel der Sektorelemente und die Gesamtwinkel
der Codeabschnitte so groß, daß sie durch diesen Grundwin
kel ohne Rest teilbar sind.
Die Hauptspur mit den Winkel- und Absolutmarken und die
Codespur mit den Codemarken sowie die zugeordneten Senso
ren können so angeordnet sein, daß die die Codeimpulse
benachbarter Codeelemente trennenden Winkelimpulse zwi
schen zwei Codeimpulsen liegen. Bei einer besonders ein
fachen Ausführungsform der Erfindung ist die Anordnung
jedoch so gewählt, daß sich jeder Winkelimpuls mit einem
Codeimpuls überdeckt.
Die Codespur kann wie beim Stand der Technik auf einer
getrennten Codescheibe liegen, die mit der Geberscheibe
gekuppelt ist, vorzugsweise sich synchron mit der Geber
scheibe dreht. Die Codespur kann jedoch auch auf der Ge
berscheibe selbst neben der Hauptspur angeordnet sein.
Entsprechend kann auch ein Codesensor für die Codespur
mit dem Sensor für die Hauptspur in demselben Gehäuse
untergebracht sein.
Die Sensoren können in bekannter Weise optisch, magne
tisch oder induktiv in Verbindung mit entsprechenden Mar
ken zusammenarbeiten. Als Code- und/oder Winkelmarken ha
ben sich besonders Zähne am Umfang einer metallischen
Scheibe bewährt, die mit einem induktiv arbeitenden Sen
sor abgetastet werden.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung
ergibt sich in Verbindung mit dem aus der US-PS 41 21 112
bekannten Hartig-Impulsgeber: Dieser arbeitet mit einer
Geberscheibe, die an ihrem Umfang Z äquidistant angeord
nete Zähne aus gewöhnlichem Eisen mit relativ hohen Wir
belstromverlusten aufweist. Diejenigen Zähne, die als Ab
solutmarke dienen sollen - Markenzähne -, haben wesent
lich niedrigere Wirbelstromverluste. Insbesondere weisen
sie einen Schlitz quer zur Drehrichtung auf, der mit ei
nem Material höherer Permeabilität ausgefüllt ist. Der
zugehörige Sensor wertet das Verhältnis der magnetischen
Leitfähigkeit (Permeabilität μ) zu der elektrischen Leit
fähigkeit jedes einzelnen Zahnes aus. Dieses Verhältnis
ist bei geschlitzten und ungeschlitzten Zähnen signifi
kant unterschiedlich. Im Ergebnis liefert der Sensor je
Zahn einen Impuls, wobei jedoch der von einem geschlitz
ten Zahn verursachte Winkelimpuls eine signifikant größe
re Amplitude hat; diese Funktion ist unabhängig von der
Drehzahl.
Bei einem Viertaktmotor ist eine solche Geberscheibe vor
zugsweise auf der mit halber Drehzahl der Kurbelwelle um
laufenden Nockenwelle angeordnet. Es ist jedoch auch in
dem Fall möglich, die Geberscheibe direkt mit der Kurbel
welle zu verbinden und zusätzlich einen Zusatzsignalgeber
auf der Nockenwelle zu verwenden. Letzterer braucht le
diglich jeweils während einer ersten Umdrehung ein H-Si
gnal und während der folgenden ein L-Signal zu liefern.
Mit diesen Signalen ist dann eine eindeutige Verteilung
der Impulse der Geberscheibe auf die einzelnen Zylinder
möglich. Zusätzlich können die Codeimpulse zur Ermittlung
der jeweiligen Drehzahl verwendet werden.
Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung kann die
Hauptspur mit den Winkelmarken und Absolutmarken auch auf
einer mit der Nockenwelle verbundenen Geberscheibe und
die Codespur mit den Codemarken auf einer mit der Kurbel
welle verbundenen Codescheibe angeordnet sein.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles
näher erläutert, wobei
Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau des Signalgebers,
Fig. 2 die Verteilung der Winkel- und Codemarken auf die
Zähne,
Fig. 3 ein detailliertes Ausführungsbeispiel für den
Decoder und
Fig. 4 ein zugehöriges Impulsdiagramm
zeigen.
In Fig. 1 ist mit 1 eine Geberanordnung mit einer kreis
runden Geberscheibe 11 aus gewöhnlichem Eisen bezeichnet,
die um eine Achse 10 drehbar und die mit der Nockenwelle
eines Verbrennungsmotors gekuppelt ist. Am Umfang der Ge
berscheibe 11 sind 54 Zähne 12/13 äquidistant angeordnet,
von denen einzelne Zähne 12 Querschlitze 120 haben, die
mit einem Material höherer magnetischer Leitfähigkeit ge
füllt sind: Diese Zähne haben zusätzlich die Funktion ei
ner Absolutmarke 121 und werden als Markenzähne 12 be
zeichnet. Der Abstand zwischen benachbarten Zähnen - von
Mitte zu Mitte - ist durch einen Grundwinkel α bestimmt,
der bei 54 Zähnen 6° 40′ beträgt.
Je zwei aufeinanderfolgende Absolutmarken 121 begrenzen
ein Sektorelement 122, 123 mit dem Sektorwinkel β 1 bzw.
β 2. Jedes Sektorelement deckt sich hier mit einem Code
element gleicher Größe (Codewinkel = Sektorwinkel). Zwei
aufeinanderfolgende Codeelemente (Elementezahl E = 2)
bilden jeweils einen Codeabschnitt mit einem Gesamtwinkel
γ 1 bzw. γ 2: Zu jeder Absolutmarke 121 gehört also ein
Codeabschnitt mit den beiden vorangehenden Absolutmarken
und Codeelementen. Jeder Sektorwinkel β, Codewinkel und
Gesamtwinkel γ ist durch den Grundwinkel α ohne Rest
teilbar.
Die Verteilung der Codeabschnitte über den Umfang der Ge
berscheibe 11 richtet sich nach dem jeweiligen Anwendungs
fall und wird anhand der Fig. 2 für einen Sechszylindermo
tor schematisch erläutert: Dort sind in der zweiten Zeile
die Nummern aller 54 Zähne aufgeführt. In der dritten
Zeile unter jeder Zahnnummer bezeichnet eine 1 einen Zahn
mit einer Absolutmarke 121 - Markenzahn 12 - und eine 0
einen einfachen, als Codemarke dienenden Zahn - Codezahn
13. In der mit P markierten ersten Zeile ist über den
Markenzähnen 12 die Nummer des zugeordneten Absolutimpul
ses (P 1 bis P 15) angegeben.
In der vierten und fünften Zeile von Fig. 2 sind vier Co
deabschnitte mit je zwei aufeinanderfolgenden Codeelemen
ten mit zugehörigem Gesamtwinkel γ 1 bis γ 4 angegeben.
Es ist eine Gesamtmenge A von fünf verschiedenen Codeele
menten zu 1, 2, 3, 4 oder 5 Codezähnen (0; 00; 000; 0000;
00000) vorgesehen.
Der Geberscheibe 11 ist ein Impulsgeber 14 zugeordnet,
der einen Sensor 141 und einen Diskriminator 142 enthält.
Der Sensor 141 tastet die Zähne der Geberscheibe 11 ab
und wertet dabei das unterschiedliche Verhältnis von
elektrischer zu magnetischer Leitfähigkeit der Zähne 12,
13 aus, wie dies in der US-PS 41 21 112 näher beschrieben
ist. Der Sensor liefert ein Sensorsignal S - vgl. das Im
pulsdiagramm in Fig. 4 - in Form eines Impulses je Zahn,
wobei jedoch der von einem Markenzahn 12 hervorgerufene
Winkelimpuls eine signifikant größere Amplitude hat als
die von Codezähnen 13 hervorgerufenen Codeimpulse. Der
Diskriminator 142 unterscheidet diese Amplituden und lie
fert als Gebersignal H an einem ersten Ausgang je Code
zahn einen Codeimpuls C und an einem zweiten Ausgang je
Markenzahn einen Winkelimpuls W.
Das Gebersignal H wird einem Decoder 2 zugeführt, der aus
einem Elementdecoder 21 und einem Abschnittsdecoder 22
besteht und der die Absolutimpulse an unterschiedlichen,
den einzelnen Absolutmarken zugeordneten Decoderausgängen
P 1 bis P 15 liefert.
Die grundsätzliche Funktion wird anhand des ungünstigsten
Falles erläutert: Dieser ist gegeben, wenn bei Beginn der
Drehbewegung der Geberscheibe 11 die Lücke zwischen dem
Markenzahn mit der Nummer 12 in Fig. 2 und dem folgenden
Codezahn mit der Nummer 13, also der Beginn des längsten
Codeelementes (6 α) unter dem Sensor 141 steht. Sobald
Zahn Nummer 18 mit der folgenden Absolutmarke am Sensor
141 vorbeiläuft, startet der dadurch ausgelöste Winkelim
puls einen Zähler in dem Decoder 2 und ermittelt die Zahl
der Codeimpulse zwischen dieser Absolutmarke und der fol
genden, die dem Zahn 21 zugeordnet ist. Durch den folgen
den Winkelimpuls wird dieser Wert (2 3α) abgespeichert.
Beim weiteren Drehen der Geberscheibe werden die folgen
den Codeimpulse von den Codezähnen 22 bis 25 gezählt und
der Wert (4 5α) durch den Winkelimpuls vom Zahn 26
ebenfalls abgespeichert. Aus diesen beiden Speicherwerten
bildet dann der Decoder einen Absolutimpuls an einem al
lein dem Markenzahn 26 zugeordneten Decoderausgang P. Da
mit muß sich also in diesem ungünstigsten Fall die Ach
se 10 um einen Totwinkel von 93° und 20′ ( 14 α) drehen,
bevor der erste Absolutimpuls vorliegt. Mit diesem ist
dann eine eindeutige Zuordnung des ersten Einspritz- und/
oder Zündimpulses zu dem richtigen Zylinder des Verbren
nungsmotors möglich. Vor allem läßt sich eine sequentiel
le Einspritzung - ohne Einspritzung in den Auspufftakt
eines Zylinders - realisieren.
Ein Ausführungsbeispiel des Decoders 2 mit leicht inte
grierbaren Bausteinen ist im Detail in Fig. 3 gezeigt, wo
bei der Diskriminator 142 des Impulsgebers 14 von Fig. 1
zur Erleichterung der Übersicht nochmals dargestellt ist.
An diesen schließt sich der Elementdecoder 21 an, der im
wesentlichen aus einem decodierenden Zähler 210 mit fünf
Datenausgängen (entsprechend der maximalen Zahl von Code
zähnen je Codeelement) besteht. Der Zähler wird durch die
negativen Flanken eines über den Eingang C zugeführten
Zählsignales C 210 weitergeschaltet und liefert an den Da
tenausgängen ein Elementsignal, das die Zahl der Codemar
ken je Codeelement darstellt und das aus einem H-Signal
an einem der Datenausgänge und im übrigen aus L-Signalen
besteht. Ein Löschsignal R 210 erhält der Zähler über den
Eingang R. Zur Bildung des Zählsignales C 210 werden die
Codeimpulse C und die Winkelimpulse W mit Hilfe von zwei
RS-Kippgliedern 211, 212 aufbereitet, deren Setz- und
Rücksetzeingäng jeweils ein UND-Glied vorgeschaltet ist.
jedes Kippglied ist in bekannter Weise mit Hilfe von zwei
NOR-Gliedern realisiert.
Da im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeder Codeab
schnitt aus zwei Codeelementen besteht, hat der Ab
schnittsdecoder 22 ebensoviele Latchelemente 221, 222,
die hintereinander geschaltet und an den Zähler 210 des
Elementdecoders 21 angeschlossen sind: Mit der positiven
Flanke eines an einem Takteingang L anliegenden Taktsi
gnales Q 211 wird das an den Dateneingängen anliegende
Elementsignal eingespeichert und durch die negative Flan
ke des Taktsignales auf die Ausgänge weitergegeben.
Die Ausgänge der beiden Latchelemente sind über UND-Glie
der G 1 bis G 15 matrixartig miteinander verbunden, derart,
daß am Ende jedes Taktsignales ein anderes UND-Glied ei
nen Absolutimpuls liefert, der damit einer Absolutmarke
121 eindeutig zugeordnet ist.
Die Ein- und Ausgänge der Kippglieder 211, 212 des Ele
mentdecoders 21 sind untereinander direkt und über ODER-
Glieder 214, 215 und ein NOR-Glied 216 mit dem Zähler 210
in der dargestellten Weise verknüpft. Der Zweck dieser
Verknüpfung besteht im wesentlichen darin, mit dem Auf
treten jedes Winkelimpulses W das Taktsignal Q 211 und da
nach ein Löschsignal R 210 für den Zähler 210 zu erzeugen.
Beim Anlauf muß ferner dafür gesorgt sein, daß nur voll
ständige Codeelemente ausgewertet werden: Hierzu dient
das RS-Kippglied 213, das an seinem Ausgang Q mit dem An
legen der Betriebsspannung U B das Löschsignal R 210 lie
fert, das über das ODER-Glied 215 an dem Rücksetzeingang
R des Zählers 210 liegt. Dieses Signal bleibt bis zum
Rücksetzen des Kippgliedes 213 durch den ersten Winkelim
puls W bestehen, so daß die bis dahin über das ODER-Glied
214 dem Zähler 210 zugeführten Codeimpulse nicht berück
sichtigt werden. Der Zähler 210 zählt daher erst die ne
gativen Flanken der Codeimpulse C nach dem ersten Winkel
impuls W. Mit dem darauffolgenden Winkelimpuls - Zeit
punkt t 1 in Fig. 4 - wird dann das Taktsignal Q 211 ge
setzt, durch das jedes Latchelement 221, 222 das jewei
lige Elementsignal an seinem Eingang übernimmt.
Mit dem Ende des Winkelimpulses W im Zeitpunkt t 2 wird
der Zähler 210 durch das Löschsignal R 210 zurückgesetzt,
das das NOR-Glied 216 liefert, wenn weder der Winkelim
puls W noch das Signal Q 210 vorhanden ist.
Die negative Flanke des mit dem Winkelimpuls W zusammen
fallenden Codeimpulses C darf bei diesem Ausführungsbei
spiel nicht mitgezählt werden: Das wird dadurch erreicht,
daß das Taktsignal Q 211 - über ODER-Glied 214 am Zählein
gang C - erst mit der positiven Flanke des folgenden Co
deimpulses C - Zeitpunkt t 4 - gelöscht wird.
Dieser Zustand der Kippglieder bleibt dann bis t 5, dem
Zeitpunkt des nächsten Winkelimpulses W, bestehen. In der
Zwischenzeit ist der Zähler 210 freigegeben und zählt die
negativen Flanken - zwei - des Zählsignals C 210. Im Zeit
punkt t 5 hat dann (nur) derjenige Ausgang des Zählers
H-Signal, dessen Nummer mit der Zahl der Codeimpulse im
vorangehenden Codeelement übereinstimmt. Mit der Vorder
flanke des Winkelimpulses wird wieder ein Taktsignal Q 211
erzeugt und dadurch der Zählerstand des Zählers 210 vom
ersten Latchelementes 221 und der Zählerstand am Ausgang
des ersten Latchelementes 221 von dem zweiten Latchele
ment 222 übernommen. Mit der Rückflanke des Winkelimpul
ses wird danach der Zähler 210 wieder gelöscht und erfaßt
die Zahl der Codeimpulse des folgenden Codeelementes.
Das Latchelement 221 gibt also an seinem Ausgang immer
die Anzahl der Codeimpulse des ersten Codeelementes und
das Latchelement 222 die Zahl der Codeimpulse des zweiten
Codeelementes jedes Codeabschnittes an. Die Kombination
dieser beiden Zahlen ändert sich nach jedem Codeelement
und ist daher eine Identitätskennung für jeden Codeab
schnitt und die ihm zugeordnete Absolutmarke; sie wird
daher über UND-Glieder G 1 bis G 15 zur Erzeugung von 15
verschiedenen Absolutimpulsen ausgewertet.
- Begriffsliste
1Geberanordnung10Achse11Geberscheibe12Markenzahn120Querschlitz121Absolutmarke122, 123Sektorelement13Codezahn/Codemarke14Impulsgeber141Sensor142Diskriminator2Decoder21Elementdecoder210Zähler211RS-Kippglied212RS-Kipplglied213RS-Kipplglied214ODER-Glied215ODER-Glied216NOR-Glied22Abschnittdecoder221Latchelement222LatchelementG 1-G 15UND-Glied
Absolutimpuls
Absolutmarke
Codeabschnitt
CodeelementCCodeimpulsZCodemarkenzahl
Codesensor
Codespur
Codewinkel
DateneingangPDecoderausgangEElementzahl
ElementsignalHGebersignalAGesamtmengeγGesamtwinkelTGrundmengeaGrundwinkel
Hauptsensor
Hauptspur
IdentitätskennungR 210LöschsingalMMarkengesamtzahlbSektorwinkelSSensorsignalLTakteingangQ 211TaktsignalWWinkelimpuls 210Zählsignal
Claims (8)
1. Anordnung zur Identifizierung von Winkelimpulsen
- - mit einer Geberanordnung (1), die eine Geberscheibe
(11) und ein Codeelement aufweist,
- - wobei die Geberscheibe (11)
- - um eine Achse (10) drehbar ist und mit der Welle eines Verbrennungsmotors gekuppelt ist,
- - eine Markengesamtzahl (M) von Winkelmarken (121) trägt, die auf einem Kreis um die Achse (10) verteilt sind, eine Hauptspur bilden und zwischen sich Sektorelemente (122, 123) mit jeweils einem Sektorwinkel (β ) einschließen,
- - wobei das Codeelement,
- - in einer kreisförmigen Codespur um eine Achse angeordnet ist, die mit der Achse (10) der Geberscheibe (11) gekuppelt ist,
- - einer zu identifizierenden Winkelmarke (121), Absolutmarke genannt, starr zugeordnet ist,
- - sich maximal über einen Codewinkel erstreckt, der gleich ist dem Sektorwinkel (β ) des dieser Absolutmarke (121) in Drehrichtung vorangehenden Sektorelementes,
- - eine digitale Identitätskennung in Form keiner, oder mindestens einer Codemarke (13) enthält,
- - wobei die Geberscheibe (11)
- mit einem Impulsgeber (14),
- - der gegenüber der Geberanordnung (1) fest angeordnet ist und diese abtastet,
- - der ein Gebersignal (H) mit einem Winkelimpuls (W) je Winkelmarke (121) und einem Codeimpuls (C) je Codemarke (13) liefert,
- - und mit einem Decoder (2), der einen Zähler (210) für die Codeimpulse (C) zwischen je zwei Winkelimpulsen (W) enthält, und der am Ende eines Codeabschnittes mit mindestens einem Codeelement einen Absolutimpuls liefert, der die Absolutmarke (121) am Ende des Codeabschnittes identifiziert.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß mehrere Absolutmarken (121)
mit zugeordnetem Codeelement vorgesehen sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Absolutmarke (121) ein
Codeabschnitt zugeordnet ist, der aus E Codeelementen -
Elementezahl E größer 1 - mit je einem Codewinkel besteht,
und daß die Codewinkel der Codeelemente jedes Codeab
schnittes nach Größe und Reihenfolge übereinstimmen mit
der Größe und Reihenfolge der Sektorwinkel derjenigen E
Sektorelemente, die der Absolutmarke in Drehrichtung vor
angehen.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß alle Winkelmarken Absolut
marken (121) mit eigenem Codeabschnitt sind, und daß alle
Codeabschnitte dieselbe Elementezahl (E) an Codeelementen
haben und ihre Codeelemente unterschiedliche Kombinatio
nen von Identitätskennungen enthalten.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß eine Gesamtmenge (A) von
unterschiedlichen Codeelementen vorgesehen ist, die
gleich oder größer ist als eine Grundmenge (T), die be
stimmt ist durch den Logarithmus der Markengesamtzahl M
von Absolutmarken plus 1 zu einer Basis, die gleich ist
der Elementezahl (E) der zu jedem Codeabschnitt gehören
den Codeelemente.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Impulsgeber
- - einen eigenen Codesensor für die Codemarken der Code spur und
- - einen Hauptsensor für die Winkelmarken auf der Haupt spur hat.
7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet,
- - daß die Geberscheibe (11) der Geberanordnung (1) auf ihrem Umfang als Codemarken äquidistant voneinander angeordnete gleich breite Zähne (12; 13) aus ferro magnetischem Material hat,
- - daß einzelne dieser Zähne - Markenzähne (12) - als Absolutmarken (121) dienen und dazu niedrigere Wirbel stromverluste als die übrigen Zähne haben und
- - daß der Signalgeber (14)
- - einen einzigen Sensor (141) enthält, der das Verhältnis von magnetischer zu elektrischer Leitfähigkeit jedes Zahnes (12; 13) auswertet und als Sensorsignal (S) je Zahn einen Impuls liefert, wobei die von Markenzähnen (12) hervorgerufenen Impulse eine signifikant größere Amplitude haben, als die von den anderen Zähnen (12) ausgelösten Impulse,
- - einen Diskriminator (142) enthält, der das Sensorsignal (S) in Winkelimpulse (W) und Codeimpulse (Z) trennt.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch ge
kennzeichnet,
- - daß der Decoder (2) einen Elementdecoder (21) und ei nen Abschnittsdecoder (22) enthält,
- - daß der Elementdecoder (21) einen Zähler (210) für die Codeimpulse (C) zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Winkelimpulsen (W) hat,
- - daß der Abschnittsdecoder (22) Latchelemente (221, 222) enthält, deren Anzahl gleich der Elementezahl (E) der Codeabschnitte ist,
- - daß der Zähler (210) des Elementdecoders (21) und die
Latchelemente (221, 222) des Abschnittdecoders derart
hintereinander geschaltet sind, daß jeder Winkelimpuls
(W) die Weitergabe
- - des Zählerstandes des Zählers (210) des Elementdecoders (21) an das erste Latchelement (221) und
- - des Zählerstandes jedes Latchelementes (221) des Abschnittsdecoders (32) an das jeweils folgende Latchelement (222) auslöst, und
- - daß die Ausgänge aller Latchelemente (221, 222) nach Art einer Matrix über UND-Glieder (G 1 bis G 15) zur Er zeugung eines jeder Absolutmarke (121) zugeordneten Absolutimpulses verknüpft sind.
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