DE3602292A1 - Geberanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Geberanordnung zur Drehzahlerkennung des Kurbelwellenwinkels an der Brennkraftmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Geberanordnungen werden heute in Brennkraftmaschinen se­ rienmäßig verwendet, um für Zündzeitpunktsteuerungen oder -regelun­ gen ein Zylindersignal zu liefern, das in fester Beziehung zu einer vorgegebenen Stellung, beispielsweise dem oberen Totpunkt, eines Zylinders steht.

Üblicherweise werden derartige Signale durch eine am Verteiler vorge­ sehene Blende erzeugt, die Ausschnitte trägt, die mit Hilfe eines Hall-Elementes erfaßt werden. Selbstverständlich sind auch andere Geberelemente wie Fotozellen, Reedrelais oder ähnliches möglich.

Derartige Geberanordnungen legen zwar die Stellung beispielsweise des oberen Totpunktes eines Zylinders fest, sie sind jedoch nicht in der Lage, zylinderselektive Signale zu erzeugen. Dazu ist es not­ wendig, der nachfolgenden Logik in irgendeiner Form mitzuteilen, wann der Arbeitstakt einer 720° Kurbelwellenwinkel dauernden Arbeits­ abfolge eines Motors beginnt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Geberanordnung zu schaffen, mit der ein Referenzzylinder der Brennkraftmaschine gezielt einer be­ stimmten Kurbelwellenwinkelstellung zugeordnet werden kann.

Die Aufgabe wird gelöst durch den Hauptanspruch.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß dem einen Sensor zur Erfassung der Markierung noch ein zweiter Sensor im vorgegebenen Winkelabstand zum ersten Sensor zugeordnet wird, und das Signal des zweiten Sensors gibt im Vergleich mit dem Signal des ersten Sensors eine Auskunft darüber, ob die beiden Sensoren eine relativ kurze oder relativ längere Markierung auf dem Signalgeber erfaßt haben. Somit kann eine relativ längere Markierung, die dem Referenzsignal zugeordnet wird, von den kürzeren Zylindermarkierungen diskriminiert werden.

Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die einzelnen Vorteile dieser jeweiligen Ausführungsformen wird in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen detailliert dargestellt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher darge­ stellt. Es zeigen:

Fig. 1 die Darstellung eines Gebers gemäß Stand der Tech­ nik in Aufsicht;

Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 in Seitenansicht;

Fig. 3 die erfindungsgemäße Geberanordnung in Aufsicht;

Fig. 4 eine erste Auswerteschaltung zur Signalverarbeitung;

Fig. 5 eine Darstellung der in der Schaltung nach Fig. 4 auftretenden Signale;

Fig. 6 eine zweite Ausführungsform der Auswerteschaltung;

Fig. 7 eine Darstellung der in der Schaltung nach Fig. 6 auftretenden Signale;

Fig. 8 eine dritte Ausführungsform der Auswerteschaltung; und

Fig. 9 die in der Auswerteschaltung nach Fig. 8 auftre­ tenden Signale.

In Fig. 1 ist eine Geberanordnung gemäß Stand der Technik in Auf­ sicht gezeigt. Ein Blendenrad 10 besitzt Markierungen 12, wobei die Anzahl der Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine entspricht. Ein Sensor oder Geber 14 erfaßt während der Umdrehung des Blenden­ rades 10 das Vorbeilaufen der Markierung 12 und gibt während der Dauer des Vorbeilaufes ein Signal ab.

In Fig. 2 ist die Seitenansicht eines derartigen Aufbaus gezeigt, dabei ist der Sensor 14 als Hall-Element dargestellt, das Ausspa­ rungen 12 im Blendenrad 10 erfaßt.

Bei dieser Anordnung ist es nicht möglich, die Zuordnung zwischen der Markierung 12 und dem zugehörigen Zylinder der Brennkraftmaschi­ ne eindeutig festzustellen.

Zur Erfassung eines vorgegebenen Referenzzylinders ist der in Fig. 3 dargestellte Aufbau vorgesehen, bei dem eine der Markierungen sich von den anderen Markierungen unterscheidet, um dadurch ein Referenz­ signal zu erzeugen.

Erfindungsgemäß ist ebenfalls ein Blendenrad 10 vorgesehen, das Mar­ kierungen 12 trägt, wobei jede Markierung 12 einen Winkelbereich γ überdeckt und im Vorbeilauf in dem Sensor 14 ein Signal erzeugt, dessen Dauer sich dementsprechend aus der Umdrehungsgeschwindigkeit des Blendenrades 10 und der Winkel γ bestimmt.

Eine einem vorbestimmten Referenzzylinder zugeordnete Markierung 18 unterscheidet sich von den übrigen Markierungen 12 durch die Grö­ ße. Sie überdeckt einen Winkelbereich, der um einen Winkel α größer ist als der Winkel γ.

Weiterhin ist, um einen Winkel β zum Sensor 14 versetzt, ein zwei­ ter Sensor 16 vorgesehen, der im Aufbau identisch dem Sensor 14 ist.

Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, sind vorzugsweise die Markie­ rungen als Aussparungen in einem mit metallischen Blendenrad vorge­ sehen, während die Sensoren 14 und 16 als Hall-Elemente ausgeführt sind. Andere im Stand der Technik übliche Paarungen, wie Durchbrü­ che und Fotozellen, Lichtquellen und Fotozellen, bzw. Fototransi­ storen, Magnete und Readrelais oder ähnliches können selbstverständ­ lich ebenfalls Verwendung finden.

Jede der Markierungen 12 bzw. 18 erzeugt in dem Sensor 14 ein Signal S 1, und in dem Sensor 16 ein Signal S 2. Die Signale S 1 bzw. S 2 wer­ den in einer nachfolgenden Auswerteschaltung dazu bestimmt, das Re­ ferenzsignal, das immer nur bei dem Vorbeilauf der Markierung 18 auftreten soll, zu erzeugen.

Die zugehörigen Auswerteschaltungen sowie der Signalverlauf in den Auswerteschaltungen werden unter Bezugnahme auf die folgenden Fi­ guren beschrieben. Aus den Signalabläufen ergeben sich gleichzei­ tig die Anforderungen, die an die Größenordnungen der Winkel α, β und q zu stellen sind.

Fig. 4 zeigt eine erste einfache Auswertschaltung, in der das Signal S 1 vom Sensor 14 einem Eingang 20 und das Signal S 2 vom Sensor 16 einem Eingang 22 zugeführt wird. Das Signal 20 wird gleichzeitig am Ausgang 24 wieder abgegriffen und dient dort als Drehzahlsignal, beispielsweise, um Notlaufeigenschaften der Brennkraftmaschine ab­ leiten zu können. Da das Signal S 1 keine aktiven Bauelemente durch­ läuft, beeinträchtig einen Ausfall der Auswerteschaltung das Vor­ handensein des Notlaufsignales nicht.

Die Auswertschaltung wird im wesentlichen gebildet durch ein Und- Gatter 28, das erfaßt, wann sowohl das Signal S 1 als auch das Signal S 2 anliegen, und in dieser Phase wird ein Referenzsignal am Ausgang 26 erzeugt.

Zum Verständnis der Schaltungen ist notwendig, darauf hinzuweisen, daß die Schaltungen in negativer Logik ausgelegt sind, so daß das Anliegen eines Signales durch den Zustand "low" repräsentiert wird.

Die in Fig. 5 abgeleiteten Signale beruhen auf einem Blendenrad 10, dessen Aussparung α einem Drehwinkel von 30° der Nockenwelle ent­ spricht und dessen Winkel β einen Winkel von 45° Nockenwelle ent­ spricht.

Das in Fig. 5a dargestellte Signal S 1 wird dem einen Eingang des NAND-Gatters 28 zugeführt, das in Fig. 5b dargestellte Signal S 2 ist identisch mit dem Signal S 1 in Fig. 5a im Hinblick auf seine Signalabfolge, jedoch phasenversetzt um den Winkel β. Die Abstim­ mungen der Winkel α, β und γ ist so, daß nur bei Vorbeilauf der breiteren Markierung 18 an den Sensoren 14 und 16 beide Sensoren 14 und 16 gleichzeitig ein Signal abgreifen, wodurch am Ausgang des NAND-Gatters 28 ein Signal auftritt, was, nach erneuter Negierung, als Referenzsignal 26 am Ausgang abgreifbar ist und in Fig. 5c ent­ sprechend dargestellt ist.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsmöglichkeit der Auswerteschal­ tung, die verwendet wird, um den in Fig. 5c dargestellten Referenz­ doppelimpuls in einen eindeutigen Referenzimpuls umzusetzen.

Das Signal S 1 des Gebers 14 wird an den Eingang 20 der Schaltung gelegt, das Signal S 2 des Gebers 18 an den Eingang 22. Wie bei der Schaltung nach Fig. 4 liegt das Signal am Eingang 20 gleichzeitig am Ausgang 24 als Drehzahlsignal an.

Gleichzeitig wird das Signal vom Eingang 20 auf den Trigger-Eingang eines D-Flip-Flops 30 gesetzt, das jedesmal, wenn die rückwärtige Kante einer Markierung 12 bzw. 18 an dem Sensor 14 vorbeiläuft, ge­ triggert wird und damit der Q-Ausgang des D-Flip-Flops nur dann in den Zustand "high" schaltet, wenn zu der Zeit der positiven Trigger- Flanke der Dateneingang vorher den Zustand "low" hatte. Somit ent­ steht am Ausgang des Flip-Flops eine Impulsfolge, die nur einmal pro Umdrehung des Blendenradgebers 10 in den Zustand "high" übergeht, und zwar genau am Ende des Schlitzes C, wenn dessen rückwärtige Flanke den Sensor 14 passiert.

Das am Ausgang 24 abgegriffene Drehzahlsignal hat, da es die einfache Durchschaltung des Signales S 1 vom Geber 14 ist, unterschiedliche, von der Breite der Markierungen 12 bzw. 18 abhängige Breite und so­ mit ein ungleiches Tastverhältnis.

Fig. 8 zeigt eine andere Auswerteschaltung, bei der das Drehzahlsignal gleiches Tastverhältnis, wenn der Winkel β zwischen den beiden Senso­ ren 14 bzw. 16 gleich der Winkelbreite γ der Markierungen A, B, D gewählt wird, besitzt.

Wiederum ist ein Eingang 20 und eine Eingang 22 vorgesehen, dem die Signale S 1 und S 2 der Sensoren 14 und 16 zugeführt werden, das Re­ ferenzsignal wird am Ausgang der Schaltung 26 abgegriffen, das Dreh­ zahlsignal am Ausgang 24.

Es ist in der Schaltung ein D-Flip-Flop 36 vorgesehen, an dessen Re­ set-Eingang das Signal S 1 vom Eingang 20 gelegt wird. Der D-Eingang des Flip-Flops 36 erhält das negierte Signal S 1, und dem Clock-Ein­ gang des Flip-Flops 36 wird das Ausgangssignal eines NAND-Gatters 34 zugeführt, an dessen einen Eingang das am Gatter 32 abgegriffene negierte Signal S 1 anliegt und an dessen anderen Eingang das Signal S 2 anliegt. Der Ausgang dieses NAND-Gatters 34 liefert gleichzeitig am Ausgang 24 der Auswerteschaltung das gewünschte Drehzahlsignal n.

Die Funktion der Schaltung ist folgende: In Fig. 9a ist das Signal S 1 vom Sensor 14, in Fig. 9b ist das Signal S 2 vom Sensor 16 darge­ stellt. Fig. 9c zeigt das am Dateneingang des Flip-Flops 36 anstehen­ de Signal, das das negierte Signal von , also S 1 ist. Da das Signal aus Fig. 9b und das Signal aus Fig. 9c dem NAND-Gatter 34 jeweils an den Eingängen zugeführt wird, ist das Signal in Fig. 9d das am Ausgang des NAND-Gatters 34 anstehende Signal, das als Drehzahlsi­ gnal verwendet werden kann, wobei das Taktverhältnis des Signales nach Fig. 9d konstant ist.

Zu den dargestellten Zeitpunkten t 1, t 2, t 5 und t 6 ist das inver­ tierte Signal S 1 "low", so daß das Flip-Flop 36 durch dieses Signal bei der Ansteuerung des Clock-Einganges nicht gesetzt wird.

Zum Zeitpunkt t 3 ist durch die Schlitzverbreiterung α das Signal "high", so daß Flip-Flop gesetzt wird und damit das Referenzsi­ gnal entsteht. Zum Zeitpunkt t 4 setzt die positive Flanke von S 1, die dem Reset-Eingang zugeführt wird, das Flip-Flop zurück.

Claims (10)

1. Geberanordnung zur Drehwinkelerkennung der Kurbelwelle einer Brenn­ kraftmaschine, mit einem mit halber Drehzahl der Kurbelwelle mitlaufenden Signal­ geber, dem Signalgeber zugeordneten, in ihrer Anzahl auf die Zylinder­ anzahl abgestimmten Markierungen, durch die während eines bestimm­ ten Kurbelwellenwinkelbereichs ein Signal erzeugbar ist, einem ersten Sensor, der die Markierungen abfragt, einer Auswertschaltung, die während des Vorbeilaufs der Markie­ rungen an dem Sensor ein Signal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß eine (18) der Markierungen einen relativ größeren Kurbelwellenwinkelbereich (α+q) abdeckt als die restlichen Markierungen (12), und daß ein zweiter Sensor (16) vorgesehen ist, der in einem definierten Winkelabstand (β) hinsichtlich des Drehwinkels des Signalgebers (10) zu dem ersten Sensor (14) angeordnet ist, wobei das Signal des zweiten Sensors (16) ebenfalls der Auswertschaltung zugeführt wird.

2. Geberanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß einem Referenzzylinder eine Referenzmar­ kierung (18) zugeordnet ist, die über einen größeren Winkelbereich (α) ein Signal in den Sensoren (14, 16) erzeugt als die anderen Zylindermarkierungen (12), und daß der Winkelabstand (β) zwi­ schen den beiden Sensoren (14, 16) kleiner ist als der Winkelab­ stand zwischen zwei Markierungen (12) abzüglich des Winkels (γ) einer Zylindermarkierung (12), und daß der Winkelbereich (α) der Referenzmarkierung größer ist als der Winkelabstand (b) der Sensoren (14, 16).

3. Geberanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Auswertschaltung einen er­ sten Ausgang (26) aufweist, auf dem bei einer durch die Referenz­ markierung (18) vorbestimmten Winkelstellung innerhalb eines 720° Arbeitstaktes der Kurbelwelle ein Referenzsignal ausgegeben wird und einen zweiten Ausgang (24), der Signale im Abstand der Zylin­ derabfolge liefert.

4. Geberanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Auswertschal­ tung ein Referenzsignal angibt, wenn jeder der beiden Sensoren (14, 16) ein Signal erzeugt.

5. Geberanordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Und-Gatter (28), dessen Eingängen die Signale der Sensoren zugeführt werden und an dessen Ausgang das Referenz­ signal abgegriffen wird.

6. Geberanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertschaltung ein Re­ ferenzsignal abgibt, wenn das Signal des ersten Sensors (14) an­ liegt und das Signal des zweiten Sensors (16) einen vorherbestimm­ ten logischen Wert besitzt.

7. Geberanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Signaldauer des Referenzsignales ei­ ner Periode der Signalfolge vom ersten Sensor (14) entspricht.

8. Geberanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Auswertschaltung ein Flip- Flop (30) aufweist, auf dessen Dateneingang das Signal des zwei­ ten Sensors (16) und auf dessen Triggereingang das Signal des ersten Sensors (14) gelegt wird und an dessen Ausgang das Refe­ renzsignal abgegriffen wird.

9. Geberanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung ein Referenzsignal abgibt, wenn das Signal des ersten Sensors (14) einen vorbestimmten logischen Wert aufweist, wobei die rückwär­ tige Flanke des Signals vom zweiten Sensor (16) die Auswertschal­ tung zur Abgabe eines Referenzsignals triggert.

10. Geberanordnung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein NAND-Gatter (34), dessen Eingängen das negierte Signal des ersten Sensors und das Signal des zweiten Sensors zu­ geführt wird und dessen Ausgang mit dem Flop-Eingang eines D-Flip- Flops (36) verbunden ist, dem das invertierte Signal des ersten Sensors zugeführt wird und dem das Referenzsignal abgenommen wird.