WO1990015245A1 - Device for controlling an internal combustion engine - Google Patents

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WO1990015245A1
WO1990015245A1 PCT/DE1990/000124 DE9000124W WO9015245A1 WO 1990015245 A1 WO1990015245 A1 WO 1990015245A1 DE 9000124 W DE9000124 W DE 9000124W WO 9015245 A1 WO9015245 A1 WO 9015245A1
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WO
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segments
permanent magnet
internal combustion
combustion engine
receiving element
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Application number
PCT/DE1990/000124
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German (de)
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Inventor
Richard Schleupen
Bernd Bodig
Klaus Hueser
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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Publication of WO1990015245A1 publication Critical patent/WO1990015245A1/en

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
    • G01P3/487—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by rotating magnets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P7/00—Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices
    • F02P7/06—Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices of circuit-makers or -breakers, or pick-up devices adapted to sense particular points of the timing cycle
    • F02P7/067—Electromagnetic pick-up devices, e.g. providing induced current in a coil
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P7/00—Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices
    • F02P7/06—Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices of circuit-makers or -breakers, or pick-up devices adapted to sense particular points of the timing cycle
    • F02P7/067—Electromagnetic pick-up devices, e.g. providing induced current in a coil
    • F02P7/0675—Electromagnetic pick-up devices, e.g. providing induced current in a coil with variable reluctance, e.g. depending on the shape of a tooth

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of the main claim.
  • Such systems are designed, for example, as segment systems, in which sensor disks are connected to the corresponding shaft, and the circumference of the sensor disks is provided with a number of segments proportional to the number of cylinders of the internal combustion engine.
  • the segments are scanned with a stationary recording element.
  • the leading edge of each segment is recognized and the control processes for the internal combustion engine are triggered by suitable time control over the entire segment length.
  • DE-OS 36 30 271 therefore proposes to assign a permanent magnet as a marker to one of the segments. This results in an additional pulse, which makes it possible to assign the ignition pulses for a distributor-free or dual-circuit high-voltage distribution with a single encoder while maintaining the two segment marks.
  • the sensor disk is scanned by means of an inductive sensor. The output signal of the inductive sensor depends on the speed of the segments moving past.
  • the inductive sensor delivers narrow pulses of large amplitude as it passes each edge, while at low speed a wide pulse of low amplitude is emitted on each flank.
  • the encoder voltages generated as a function of the speed are fed to a threshold value stage, with a constant threshold value of the threshold value stage changing due to the amplitude change in the sensor output voltage, the time at which the threshold value switch responds.
  • a threshold value stage changing due to the amplitude change in the sensor output voltage, the time at which the threshold value switch responds.
  • the speed-dependent sensor output signals obtained by means of an inductive sensor arrangement for detecting the speed are fed to a threshold value stage and converted into a speed-dependent signal sequence.
  • the response time of the threshold value stage does not shift as a function of the amplitude of the encoder voltage, it is provided that the self-adjustment of the encoder is compensated for by using two current mirrors.
  • the device according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage over the known devices that a reference mark can be clearly identified by the use of the additional, magnetized area on a transmitter segment, as a result of which the ignition pulses are assigned to a distributor-free or dual circuit -High voltage distribution is possible with a single encoder.
  • the exact compensation of the self-adjustment over the entire speed range ensures a particularly precise evaluation.
  • FIG. 1 shows a principle representation of a sensor disk
  • FIG. 2 shows six different ones 3 shows a circuit diagram known from DE-OS 32 08 262, which is also part of the present apparatus
  • FIG. 4 shows a circuit diagram of the further development of the circuit diagram according to FIG. 3
  • FIG. 5 shows the principle of digital evaluation of the circuit diagrams 3 and 4 delivered pulses.
  • FIG. 1 shows a sensor segment disk system from DE-OS 36 30 271.
  • 10 denotes an encoder disk which rotates with the crankshaft or the camshaft of an internal combustion engine.
  • the encoder disk 10 has segments 11, 12 on its circumference and gaps 13, 14 between them. If, as shown in FIG. 1, two segments or two gaps are provided and the encoder disk 10 is attached to the crankshaft of the internal combustion engine, it is suitable for devices for controlling four-cylinder engines.
  • the segments 11, 12 are of equal length, they have the same angle of rotation and are diametrically opposite.
  • a permanent magnet 15 is arranged at one end of the segment 11, the polarity of which is formed in the radial direction of the encoder disk 10.
  • the height of the permanent magnet 15 corresponds to the height of the segment 11 and adapts to the surface curvature of the segment 11.
  • the segment 11, including the permanent magnet 15, corresponds in length to the segment 12.
  • the individual segment edges are labeled 5
  • the encoder disk 10 In the vicinity of the circumference of the encoder disc 10 there is a spatially fixed receiving element 20 which in turn is operatively connected to a control circuit 21 which comprises the circuits shown in FIGS. 3, 4 and 5 and described there in detail.
  • the type of interaction between the encoder disc 10 and the recording element 20 can be very different.
  • the encoder disk 10 can be punched out of ferromagnetic sheet metal, for example an inductive transmitter is provided as the receiving element 20, which already has a magnetic flux in the idle state.
  • the receiving element 20 shown in FIG. 1 consists of a permanent magnet 22 and a sink 23, the south pole of the permanent magnet 22, for example, opposing the north pole of the permanent magnet 15 of the encoder disk.
  • the receiving element 20 When the encoder disk 10 rotates clockwise, as shown in FIG. 1, the receiving element 20 first detects the leading edge of the segment 12, for example in the segment 12. The ignition process can then be triggered, for example, at the end of segment 12 at an angular position corresponding to the trailing edge of segment 12.
  • FIG. 2a the time course of the distance between the encoder disk 10 and the receiving element 20 is shown in FIG. 2a, the hatched area representing the area in which the permanent magnet of the encoder disk 10 counteracts the receiving element 20 ⁇ survives.
  • FIG. 2b shows the sensor voltage generated when the sensor disk 10 runs past the sensor element 20 in the sensor element 20.
  • a negative pulse is generated in each case on the front flank of the segments 11 and 12, ie at the angular position 1 or 4. The pulse is dependent on the polarity of the receiving element 20.
  • the permanent magnet reaches the receiving element 20 in the angular position 2, a further negative pulse is triggered.
  • a positive impulse is created. Because of the magnetic field of the permanent magnet 15, the positive pulse in position 3 is greater than the pulse in position 5.
  • the additional pulse caused in position 2 or the different pulse height in position 3 compared to 5, can be used as a marker.
  • FIG. 3 shows the evaluation circuit known from DE-OS 32 08 262, which carries out an amplitude evaluation and supplies the voltage shown in FIG. 2c at its output terminal GA1.
  • the receiving element for example an inductive sensor, which supplies the sensor voltage U is designated by 20 in FIG.
  • the receiving element 20 is in series with resistors R13, R14 between a positive and a negative operating voltage.
  • a line leads from the connection point of the resistors R13, R14 to an inverting input of an operational amplifier 0P1, the non-inverting input of which lies at the tap of a voltage divider consisting of the resistors R12, R11 between the operating voltages and which is coupled to a resistor RIO.
  • the output signal of the operational amplifier 0P1 is designated GA1.
  • the receiving element 20 is also connected to a series circuit of a diode Dl, a resistor Rl and a capacitor Cl, a reference current I ⁇ r , _ being taken from the point of connection of the resistor Rl to the capacitor Cl and a first current mirror 30 being conducted via a resistor R2 to EF becomes.
  • the reference current acts on a transistor T7 connected as a diode on the one hand determines the current in a further transistor T6 which is connected to the inverting input of the operational amplifier 0P1.
  • This first current mirror 30 can be switched on via a control transistor T5 connected in series with the transistor T6.
  • the transistor T7 connected as a diode also determines the current of a further transistor T8, which together with the transistors T7 and T6 forms a transistor bank.
  • the transistor T8, on the one hand, shapes a transistor T1 connected as a diode, and a second
  • REF switched transistor T1 is mirrored in a further transistor T2, which is also connected to the inverting input, the common base of the transistors T1 and T2 being connected to a further control transistor T3, with which the second current mirror 40 can be switched on.
  • the output of the operational amplifier 0P1 directly controls the control transistor T5 and via a reversing transistor T4 the further control transistor T3.
  • the operational amplifier 0P1 acts as a hysteresis switch through the positive feedback via the resistor RIO, whereby a positive finite threshold value is set by the resistors R14 and R13, which preferably have an approximately equal value.
  • the operational amplifier 0P1 therefore switches through when a signal is present at the inverting input which exceeds the predetermined threshold value. It then reaches its other operating state via the positive feedback and is then switched back again when the signal at the inverting input exceeds the same threshold value, but with opposite polarity.
  • a signal corresponding to the rotational speed in the form of the reference current I_ " is formed via the components D1, Rl, Cl.
  • Diode Dl leaves only the half-waves of the encoder voltage UG in one
  • Reference current! - "" arises.
  • the current mirrors 30 and 40 With the output signal GA1 of the operational amplifier 0P1, it is ensured that one of the current mirrors is switched on and the other is switched off. if the output signal GA1 is logic 1, the first current mirror 30 is switched on, if it is logic 0, the second current mirror 40 is switched on.
  • the reference current I___ corresponding to the respective speed is mirrored in the current mirrors 30 and 40 and via the transistors T6
  • RE or T2 adjusts the potential at the inverting input of the operational amplifier 0P1 in such a way that a threshold voltage which rises with the speed results at the input of the operational amplifier OP1, namely by switching the current mirrors 30 and 40 in both directions in opposite directions Directions.
  • a threshold voltage which rises with the speed results at the input of the operational amplifier OP1, namely by switching the current mirrors 30 and 40 in both directions in opposite directions Directions.
  • FIG. 4 An exemplary embodiment of the invention is shown in FIG. This is a basic circuit for encoder signal evaluation with amplitude evaluation, in which negative impulses are to be recognized.
  • the circuit arrangement according to FIG. 4 is a further development of the circuit according to FIG. 3 known from DE-OS 32 08 262.
  • the receiving element, for. B. denotes an inductive sensor that supplies the sensor voltage U.
  • the resistors R15, R16 are in series with the receiving element 20, this series circuit being between a positive and a negative operating voltage.
  • a line leads from the connection point of the resistors R15, R16 to the inverting input of an operational amplifier 0P2, the non-inverting input of which lies at the tap of a voltage divider consisting of the resistors R24, R23 between the operating voltages and which is coupled to a further resistor R25.
  • the output signal of the operational amplifier 0P2 is designated GA2.
  • the inductive transmitter 20 is also connected to a series connection of a diode D4, a resistor R17 and a capacitor C2, a resistor R18 being connected to the capacitor C2 at the connection point of the resistor R17 and being connected to a first current mirror 60.
  • R is a transistor T12 connected as a diode, which is connected to ground via a series connection of resistors R21 and R20.
  • the connection point between the resistors R20 and R21 is connected via a further transistor 13, the emitter of which is connected to ground, and a resistor R22 to the output of the operational amplifier 0P2.
  • a feedback resistor R25 Between the inverting and the non-inverting input of the operational amplifier 0P2 there are two oppositely polarized diodes D5 and D6, between the output of the 0P2 and its non-inverting input there is a feedback resistor R25.
  • a further current mirror 50 is connected between the positive operating voltage and the inverting input of the operational amplifier 0P2 and is also connected to the current mirror 60 via the transistor TU.
  • the relationship between the circuits according to FIG. 3 and FIG. 4 is represented by the following:
  • the operating point setting on the operational amplifier OP2 is carried out by the resistors R15 and R16, in the circuit arrangement according to FIG. 3 the operating point setting on the OP1 is carried out using the resistors R13 and R14.
  • the hysteresis is generated at the operational amplifier 0P2 by the resistors R23 to R25, in Figure 3 this corresponds to the resistors RIO to R12.
  • the current source is formed in the circuit arrangement according to FIG. 4 by transistors T9 to TU and resistor R19, according to FIG. 3 by transistors T1, T2, T8 and resistor R9.
  • the diodes D5, D6 according to FIG. 4 and D2, D3 according to FIG. 3 act as protective diodes.
  • the portion of the circuit which forms the amplitude evaluation is composed according to FIG. 4 from the elements D4, R17, R18, C2 and T12 and according to FIG. 3 from the elements Dl, Rl, R2, Cl and T7.
  • T3, T4, T6, R3, R4 and R5 are omitted in the evaluation circuit according to FIG. 4, since only negative pulses are to be evaluated with this circuit.
  • the operating point of the operational amplifier OP2 is set via the resistors R15 and R16 in such a way that the output GA2 of the operational amplifier 0P2 is only activated when there are negative input voltages.
  • the operating point is set by the current source T9 shifted strongly when switched on and more weakly when switched off This is done in that when the operational amplifier OP2 is inactive, the transistor T13 blocks and the current source T9 is switched on more strongly by the series connection of R20 and R21.
  • the resistor R20 is switched low by the transistor T13. Due to the current mirror of TU and T10, T9 is controlled less and the input weighting is reduced.
  • a transmitter output signal leads to a signal GA2 at the output of the operational amplifier 0P2, as shown in FIG. 2d.
  • the output signal U_ of the transmitter 20 is fed to the two circuit arrangements according to FIGS. 3 and 4, thereby obtaining the signals GA1 and GA2, which are finally evaluated in the digital circuit according to FIG .
  • the circuit according to FIG. 5 consists of two flip-flops FF1 and FF2, to which the signals GA1 and GA2 are fed.
  • the circuit shown in FIG. 5 processes the signals GA1 and GA2 and filters out the desired signal, the second negative pulse, during the segment phase.
  • the two flip-flops FF1 and FF2 are reset in the absence of the segment phase GA1.
  • the flip-flop FF1 is set on the first falling edge of GA2 and the flip-flop FF2 is set on the second rising edge. This ensures that the second negative pulse is recognized during the segment phase. Due to the Identifying this second negative pulse, a synchronization signal is obtained at the output Q of the flip-flop FF2, which is required for control purposes.
  • circuit arrangements according to FIGS. 3, 4 and 5 are implemented on an IC basis.

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Abstract

A device for controlling an internal combustion engine in a motor vehicle is described which comprises a sensor system with a transmitter disc (10) surrounding a shaft of the engine, opposite which is a fixed receiver (20). Around the periphery of the transmitter disc are segments (11, 12) whose number is proportional to the number of cylinders. A permanent magnet (15) is allocated to at least one of the segments (11, 12) as a marker. The signals generated by the segments (11, 12) or the permanent magnet (15) in the receiver (20) are sent to a control circuit (21) for the ignition, injection and the like of the vehicle which comprises several threshold switches, the thresholds of which are adjusted depending on the amplitude of the signal provided by the receiver (20). Matching the switching thresholds to the various amplitudes of the output signals from the receiver (20) prevents self-adjustment and hence facilitates, for instance, the highly accurate allocation of the ignition pulses in a distributor-less high voltage allocation system with a single transmitter.

Description

Vorrichtung zum Steuern einer BrennkraftmaschineDevice for controlling an internal combustion engine
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention relates to a device according to the preamble of the main claim.
Bei Vorrichtungen zum Steuern einer Brennkraftmaschine eines Kraft¬ fahrzeugs, beispielsweise zur Steuerung der Zündung, ist es bekannt, Sensorsysteme zur Erfassung der WinkelStellung einer Welle der Brennkraftmaschine, beispielsweise der Kurbelwelle oder der Nocken¬ welle, einzusetzen.In devices for controlling an internal combustion engine of a motor vehicle, for example for controlling the ignition, it is known to use sensor systems for detecting the angular position of a shaft of the internal combustion engine, for example the crankshaft or the camshaft.
Solche Systeme sind beispielsweise als Segmentsysteme ausgebildet, bei denen Geberscheiben mit der entsprechenden Welle verbunden sind, und die Geberscheiben an ihrem Umfang mit einer zur Anzahl der Zy¬ linder der Brennkraftmaschine proportionalen Anzahl von Segmenten versehen sind.Such systems are designed, for example, as segment systems, in which sensor disks are connected to the corresponding shaft, and the circumference of the sensor disks is provided with a number of segments proportional to the number of cylinders of the internal combustion engine.
Mit einem ortsfesten Aufnahmeelement werden die Segmente abgetastet. Dabei wird beispielsweise die Forderflanke eines jeden Segments er¬ kannt und durch geeignete Zeitsteuerung über die gesamte Segmentlän¬ ge werden die Steuervorgänge für die Brennkraftmaschine ausgelöst. Werden Segment ysteme mit gleich großen Segmenten verwendet, ist keine für eine verteilerlose oder Zweikreis-Hochspannungsverteilung ausreichende Zuordnung möglich. In der DE-OS 36 30 271 wird daher vorgeschlagen, einem der Segmente einen Permanentmagneten als Mar¬ kierung zuzuordnen. Dadurch ergibt sich ein zusätzlicher Impuls, wo¬ durch ermöglicht wird, daß eine Zuordnung der Zündimpulse für eine verteilerlose oder Zweikreis-Hochspannungsverteilung mit einem ein¬ zigen Geber unter Beibehaltung der beiden Segmentmarken möglich ist. Die Abtastung der Geberscheibe wird mittels eines Induktivgebers durchgeführt. Dabei ist das Ausgangssignal des Induktivgebers von der Geschwindigkeit der vorbeibewegten Segmente abhängig.The segments are scanned with a stationary recording element. In this case, for example, the leading edge of each segment is recognized and the control processes for the internal combustion engine are triggered by suitable time control over the entire segment length. If segment systems with segments of the same size are used, it is not possible to assign them sufficiently for distribution-free or dual-circuit high-voltage distribution. DE-OS 36 30 271 therefore proposes to assign a permanent magnet as a marker to one of the segments. This results in an additional pulse, which makes it possible to assign the ignition pulses for a distributor-free or dual-circuit high-voltage distribution with a single encoder while maintaining the two segment marks. The sensor disk is scanned by means of an inductive sensor. The output signal of the inductive sensor depends on the speed of the segments moving past.
Bei hoher Drehzahl liefert der Induktivgeber beim Passieren jeder Kante schmale Impulse großer Amplitude, während bei kleiner Drehzahl an jeder Flanke ein breiter Impuls geringer Amplitude abgegeben wird.At high speed, the inductive sensor delivers narrow pulses of large amplitude as it passes each edge, while at low speed a wide pulse of low amplitude is emitted on each flank.
Die drehzahlabhängig erzeugten GeberSpannungen werden einer Schwell¬ wertstufe zugeführt, dabei ändert sich bei einem konstanten Schwell¬ wert der Schwellwertstufe infolge der Amplitudenveränderung der Ge¬ berausgangsSpannung der Zeitpunkt, zu dem der Schwellwertschalter anspricht. Dies hat zur Folge, daß beispielsweise eine Zündanlage, bei der die Geberanordnung verwendet wird, eine Eigenverstellung aufweist. Diese Eigenverstellung bei der Auswertung von Ausgangs¬ signalen einer Induktivgeberanordnung ist ein bekanntes Problem, für dessen Lösung mehrere Möglichkeiten bekannt sind. Eine dieser M g¬ lichkeiten ist aus der DE-OS 32 08 262 bekannt, deren Inhalt zur Offenbarung der vorliegenden Anmeldung gehören soll.The encoder voltages generated as a function of the speed are fed to a threshold value stage, with a constant threshold value of the threshold value stage changing due to the amplitude change in the sensor output voltage, the time at which the threshold value switch responds. The result of this is that, for example, an ignition system in which the transmitter arrangement is used has self-adjustment. This self-adjustment when evaluating output signals of an inductive transmitter arrangement is a known problem, for the solution of which several possibilities are known. One of these possibilities is known from DE-OS 32 08 262, the content of which is said to belong to the disclosure of the present application.
Aus der genannten DE-OS 32 08 262 ist bekannt, die mittels einer in¬ duktiven Geberanordnung zur Erfassung der Drehzahl gewonnenen dreh¬ zahlabhängigen Geberausgangssignale einer Schwellwertstufe zuzu¬ führen und in eine drehzahlabhängige Signalfolge umzuwandeln. Damit sich bei einem konstanten Schwellwert der Schwellwertstufe der An¬ sprechzeitpunkt der Schwellwertstufe nicht in Abhängigkeit von der Amplitude der Geberspannung verschiebt, ist vorgesehen, durch den Einsatz zweier Stromspiegel die Geber-Eigenverstellung zu kompen¬ sieren.From the aforementioned DE-OS 32 08 262 it is known that the speed-dependent sensor output signals obtained by means of an inductive sensor arrangement for detecting the speed are fed to a threshold value stage and converted into a speed-dependent signal sequence. In order to at a constant threshold value of the threshold value stage, the response time of the threshold value stage does not shift as a function of the amplitude of the encoder voltage, it is provided that the self-adjustment of the encoder is compensated for by using two current mirrors.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat gegenüber den bekannten Vorrichtungen den Vorteil, daß durch den Einsatz des zusätzlichen, magnetisierten Be¬ reiches auf einem Gebersegment eine Bezugsmarke eindeutig erkannt werden kann, wodurch eine Zuordnung der Zündimpulse für eine ver¬ teilerlose oder Zweikreis-Hochspannungsverteilung mit einem einzigen Geber möglich ist. Durch die exakte Kompensation der Eigenverstel¬ lung über den gesamten Drehzahlbereich ist eine besonders genaue Auswertung gewährleistet.The device according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage over the known devices that a reference mark can be clearly identified by the use of the additional, magnetized area on a transmitter segment, as a result of which the ignition pulses are assigned to a distributor-free or dual circuit -High voltage distribution is possible with a single encoder. The exact compensation of the self-adjustment over the entire speed range ensures a particularly precise evaluation.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor¬ teilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrich¬ tung möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß die Vorrichtung schal¬ tungstechnisch derart realisiert ist, daß sie in integrierter Schal¬ tungstechnik ausgeführt werden kann.The measures listed in the subclaims allow advantageous developments of the device specified in the main claim. It is particularly advantageous that the device is implemented in terms of circuitry in such a way that it can be implemented in integrated circuitry.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefüg¬ ten Zeichnung.Further advantages result from the description and the accompanying drawing.
Zeichnungdrawing
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nach¬ folgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Prin¬ zipdarstellung einer Geberscheibe, Figur 2 sechs unterschiedliche Zeitdiagramme, Figur 3 ein aus der DE-OS 32 08 262 bekanntes Schalt¬ bild, das auch Bestandteil der vorliegenden Vorrichtung ist, Figur 4 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Weiterbildung des Schaltbildes nach Figur 3 und Figur 5 das Prinzip der digitalen Auswertung der von den Schaltbildern nach Figur 3 und 4 gelieferten Impulse.The invention is illustrated in the drawing and is explained in more detail in the description below. FIG. 1 shows a principle representation of a sensor disk, FIG. 2 shows six different ones 3 shows a circuit diagram known from DE-OS 32 08 262, which is also part of the present apparatus, FIG. 4 shows a circuit diagram of the further development of the circuit diagram according to FIG. 3 and FIG. 5 shows the principle of digital evaluation of the circuit diagrams 3 and 4 delivered pulses.
Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment
In Figur 1 ist ein aus der DE-OS 36 30 271 Geber-Segmentscheiben¬ system dargestellt. Dabei bezeichnet 10 eine Geberscheibe, die mit der Kurbelwelle oder der Nockenwelle einer Brennkraftmaschine um¬ läuft. Die Geberscheibe 10 weist an ihrem Umfang Segmente 11, 12 sowie dazwischenliegende Lücken 13, 14 auf. Sind, wie in Figur 1 dargestellt, zwei Segmente bzw. zwei Lücken vorgesehen, und ist die Geberscheibe 10 an der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine befestigt, so eignet sie sich für Vorrichtungen zum Steuern von Vierzylinder¬ motoren. Die Segmente 11, 12 sind dabei gleich lang ausgebildet, sie weisen den selben Drehwinkel auf und liegen sich diametral gegen¬ über. An einem Ende des Segmentes 11 ist ein Permanentmagnet 15 an¬ geordnet, dessen Polung in radialer Richtung der Geberscheibe 10 ausgebildet ist. Die Höhe des Permanentmagneten 15 entspricht der Höhe des Segments 11 und paßt sich der Oberflächenkrümmung des Seg¬ ments 11 an. Das Segment 11 entspricht einschließlich des Permanent¬ magneten 15 in seiner Länge dem Segment 12. Die einzelnen Segment¬ kanten sind mit den Bezeichnungen bis 5FIG. 1 shows a sensor segment disk system from DE-OS 36 30 271. 10 denotes an encoder disk which rotates with the crankshaft or the camshaft of an internal combustion engine. The encoder disk 10 has segments 11, 12 on its circumference and gaps 13, 14 between them. If, as shown in FIG. 1, two segments or two gaps are provided and the encoder disk 10 is attached to the crankshaft of the internal combustion engine, it is suitable for devices for controlling four-cylinder engines. The segments 11, 12 are of equal length, they have the same angle of rotation and are diametrically opposite. A permanent magnet 15 is arranged at one end of the segment 11, the polarity of which is formed in the radial direction of the encoder disk 10. The height of the permanent magnet 15 corresponds to the height of the segment 11 and adapts to the surface curvature of the segment 11. The segment 11, including the permanent magnet 15, corresponds in length to the segment 12. The individual segment edges are labeled 5
In der Nähe des Umfangs der Geberscheibe 10 befindet sich ein raum¬ festes Aufnahmeelement 20, das seinerseits mit einer Steuerschaltung 21, die die in den Figuren 3, 4 und 5 aufgezeigten und dort ausführ¬ lich beschriebenen Schaltungen umfaßt, in Wirkverbindung steht. Die Art der Wechselwirkung von Geberscheibe 10 und Aufnahmeelernent 20 kann dabei sehr verschiedenartig sein. Bei Ausnutzung von magnetischen Wechselwirkungen kann die Geber¬ scheibe 10 aus ferromagnetischem Blech gestanzt sein, als Aufnahme¬ element 20 ist beispielsweise ein Induktivgeber vorgesehen, der bereits im Ruhezustand einen magnetischen Fluß aufweist. Das in der Figur 1 dargestellte Aufnahmeelement 20 besteht aus einem Permanent¬ magneten 22 und einer Spüle 23, wobei beispielsweise der Südpol des Permanentmagneten 22 dem Nordpol des Permanentmagneten 15 der Geber¬ scheibe entgegensteht.In the vicinity of the circumference of the encoder disc 10 there is a spatially fixed receiving element 20 which in turn is operatively connected to a control circuit 21 which comprises the circuits shown in FIGS. 3, 4 and 5 and described there in detail. The type of interaction between the encoder disc 10 and the recording element 20 can be very different. When using magnetic interactions, the encoder disk 10 can be punched out of ferromagnetic sheet metal, for example an inductive transmitter is provided as the receiving element 20, which already has a magnetic flux in the idle state. The receiving element 20 shown in FIG. 1 consists of a permanent magnet 22 and a sink 23, the south pole of the permanent magnet 22, for example, opposing the north pole of the permanent magnet 15 of the encoder disk.
Wenn die Geberscheibe 10, wie in Figur 1 angezeigt, im Uhrzeigersinn umläuft, wird vom Aufnahmeelement 20 zunächst - beispielsweise im Segment 12 - die Vorderflanke des Segements 12 erfaßt. Der Zündvor¬ gang kann dann beispielsweise am Ende des Segments 12 bei einer der Rückflanke des Segments 12 entsprechenden Winkelstellung ausgelöst werden.When the encoder disk 10 rotates clockwise, as shown in FIG. 1, the receiving element 20 first detects the leading edge of the segment 12, for example in the segment 12. The ignition process can then be triggered, for example, at the end of segment 12 at an angular position corresponding to the trailing edge of segment 12.
Zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung ist in Figur 2a der zeitliche Verlauf des Abstandes zwi¬ schen der Geberscheibe 10 und dem Aufnahmeelement 20 dargestellt, wobei der schraffierte Bereich den Bereich darstellt, in dem der Permanentmagnet der Geberscheibe 10 dem Aufnahmeelement 20 gegen¬ übersteht.To illustrate the mode of operation of the device shown in FIG. 1, the time course of the distance between the encoder disk 10 and the receiving element 20 is shown in FIG. 2a, the hatched area representing the area in which the permanent magnet of the encoder disk 10 counteracts the receiving element 20 ¬ survives.
In Figur 2b ist die beim Vorbeilaufen der Geberscheibe 10 am Auf¬ nahmeelement 20 im Aufnahmeelement 20 erzeugte Geberspannung aufge¬ tragen. Jeweils an der Vorderflanke der Segmente 11 und 12, d. h. bei der WinkelStellung 1 bzw. 4 wird ein negativer Impuls er¬ zeugt. Dabei ist der Impuls abhängig von der Polung des Aufnahme¬ elements 20. Erreicht der Permanentmagnet in Winkelstellung 2 das Aufnahmeelement 20, so wird ein weiterer negativer Impuls ausgelöst. Beim Passieren der Rückflanken der Segmente 11 und 12, wenn sich al¬ so die Geberscheibe 10 in der Winkelstellung 3 bzw. 5 befindet, wird ein positiver Impuls hervorgerufen. Aufgrund des Magnetfeldes des Permanentmagneten 15 ist der positive Impuls bei Stellung 3 größer als der Impuls in Stellung 5. Der zusätzliche Impuls, her¬ vorgerufen bei der Stellung 2 bzw. die unterschiedliche Impulshöhe bei Stellung 3 gegenüber 5 kann als Markierung verwendet werden.FIG. 2b shows the sensor voltage generated when the sensor disk 10 runs past the sensor element 20 in the sensor element 20. A negative pulse is generated in each case on the front flank of the segments 11 and 12, ie at the angular position 1 or 4. The pulse is dependent on the polarity of the receiving element 20. When the permanent magnet reaches the receiving element 20 in the angular position 2, a further negative pulse is triggered. When passing the back flanks of the segments 11 and 12, when the encoder disk 10 is in the angular position 3 or 5, a positive impulse is created. Because of the magnetic field of the permanent magnet 15, the positive pulse in position 3 is greater than the pulse in position 5. The additional pulse, caused in position 2 or the different pulse height in position 3 compared to 5, can be used as a marker.
Da die Höhe der positiven und negativen Spannungsimpulse des Auf¬ nahmeelements 20 sehr stark von der Drehzahl abhängig sind, muß zur Verringerung der Eigenverstellung eine geeignete Amplitudenbewertung vorgenommen werden.Since the magnitude of the positive and negative voltage pulses of the receiving element 20 are very strongly dependent on the speed, a suitable amplitude evaluation must be carried out in order to reduce the self-adjustment.
In Figur 3 ist die aus der DE-OS 32 08 262 bekannte Auswerteschal¬ tung dargestellt, die eine Amplitudenbewertung vornimmt und an ihrer Ausgangsklemme GA1 die in Figur 2c dargestellte Spannung liefert.FIG. 3 shows the evaluation circuit known from DE-OS 32 08 262, which carries out an amplitude evaluation and supplies the voltage shown in FIG. 2c at its output terminal GA1.
In Figur 3 ist mit 20 das Aufnahmeelement, beispielsweise ein Induk¬ tivgeber bezeichnet, das die Geberspannung U liefert. Das Auf- nahmeelement 20 liegt in Reihe mit Widerständen R13, R14 zwischen einer positiven und einer negativen Betriebsspannung. Vom Verbin¬ dungspunkt der Widerstände R13, R14 führt eine Leitung zu einem in¬ vertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 0P1, dessen nicht invertierender Eingang am Abgriff eines Spannungsteilers aus den Widerständen R12, Rll zwischen den Betriebsspannungen liegt und der mit einem Widerstand RIO mitgekoppelt ist. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 0P1 ist mit GA1 bezeichnet.The receiving element, for example an inductive sensor, which supplies the sensor voltage U is designated by 20 in FIG. The receiving element 20 is in series with resistors R13, R14 between a positive and a negative operating voltage. A line leads from the connection point of the resistors R13, R14 to an inverting input of an operational amplifier 0P1, the non-inverting input of which lies at the tap of a voltage divider consisting of the resistors R12, R11 between the operating voltages and which is coupled to a resistor RIO. The output signal of the operational amplifier 0P1 is designated GA1.
Das Aufnahmeelement 20 ist weiterhin mit einer Reihenschaltung einer Diode Dl, eines Widerstandes Rl und eines Kondensators Cl verbunden, wobei am Verbindungspunkt des Widerstandes Rl mit dem Kondensator Cl ein Referenzstrom Iβr,_ abgenommen und über einen Widerstand R2 auf EF einen ersten Stromspiegel 30 geleitet wird. Hier beaufschlagt der Referenzstrom !___ einen als Diode geschalteten Transistor T7, der zum einen den Strom in einem weiteren Transistor T6 bestimmt, der an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 0P1 angeschlos¬ sen ist. Über einen in Reihe mit dem Transistor T6 liegenden Steuer¬ transistor T5 läßt sich dieser erste Stromspiegel 30 einschalten. Der als Diode geschaltete Transistor T7 bestimmt ferner den Strom eines weiteren Transistors T8, der zusammen mit den Transistoren T7 und T6 eine Transistorbank bildet. Der Transistor T8 prägt einer¬ seits einem als Diode geschalteten Transistor Tl eines zweitenThe receiving element 20 is also connected to a series circuit of a diode Dl, a resistor Rl and a capacitor Cl, a reference current I βr , _ being taken from the point of connection of the resistor Rl to the capacitor Cl and a first current mirror 30 being conducted via a resistor R2 to EF becomes. Here, the reference current acts on a transistor T7 connected as a diode on the one hand determines the current in a further transistor T6 which is connected to the inverting input of the operational amplifier 0P1. This first current mirror 30 can be switched on via a control transistor T5 connected in series with the transistor T6. The transistor T7 connected as a diode also determines the current of a further transistor T8, which together with the transistors T7 and T6 forms a transistor bank. The transistor T8, on the one hand, shapes a transistor T1 connected as a diode, and a second
Stromspiegels 40 den Strom I___ auf. Der Strom in dem als DiodeCurrent mirror 40 on the current I___. The current in the as a diode
REF geschalteten Transistor Tl wird dabei in einem weiteren Transistor T2, der ebenfalls an den invertierenden Eingang angeschlossen ist, gespiegelt, wobei die gemeinsame Basis der Transistoren Tl und T2 an einen weiteren Steuertransistor T3, mit dem der zweite Stromspiegel 40 einschaltbar ist, angeschlossen ist. Der Ausgang des Operations¬ verstärkers 0P1 steuert direkt den Steuertransistor T5 und über einen Umkehrtransistor T4 den weiteren Steuertransistor T3.REF switched transistor T1 is mirrored in a further transistor T2, which is also connected to the inverting input, the common base of the transistors T1 and T2 being connected to a further control transistor T3, with which the second current mirror 40 can be switched on. The output of the operational amplifier 0P1 directly controls the control transistor T5 and via a reversing transistor T4 the further control transistor T3.
Zwischen dem invertierenden und dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 0P1 liegen zwei gegensinnig gepolte Dioden D2 und D3.Between the inverting and the non-inverting input of the operational amplifier 0P1 are two oppositely polarized diodes D2 and D3.
Wirkungsweise der in Figur 3 dargestellten SchaltungOperation of the circuit shown in Figure 3
Denkt man sich die beiden Stromspiegel 30 und 40 ausgeschaltet, dann wirkt der Operationsverstärker 0P1 durch die Mitkopplung über den Widerstand RIO als Hystereseschalter, wobei durch die Widerstände R14 und R13, die vorzugsweise einen etwa gleich großen Wert haben, ein positiver endlicher Schwellwert eingestellt wird. Der Opera¬ tionsverstärker 0P1 schaltet demnach dann durch, wenn am invertie¬ renden Eingang ein Signal anliegt, das den vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Er gelangt dann über die Mitkopplung in seinen an¬ deren Betriebszustand und wird dann wieder zurückgeschaltet, wenn das Signal am invertierenden Eingang den gleichen Schwellwert, je¬ doch mit entgegengesetzter Polarität überschreitet.If one thinks the two current mirrors 30 and 40 are switched off, then the operational amplifier 0P1 acts as a hysteresis switch through the positive feedback via the resistor RIO, whereby a positive finite threshold value is set by the resistors R14 and R13, which preferably have an approximately equal value. The operational amplifier 0P1 therefore switches through when a signal is present at the inverting input which exceeds the predetermined threshold value. It then reaches its other operating state via the positive feedback and is then switched back again when the signal at the inverting input exceeds the same threshold value, but with opposite polarity.
Um die erfindungsgemäße Kompensation der Eigenverstellung vorzu¬ nehmen, wird über die Bauteile Dl, Rl, Cl ein der Drehzahl entspre¬ chendes Signal in Gestalt des Referenzstromes I_„, gebildet. DieIn order to carry out the self-adjustment compensation according to the invention, a signal corresponding to the rotational speed in the form of the reference current I_ "is formed via the components D1, Rl, Cl. The
REFREF
Diode Dl läßt dabei nur die Halbwellen der Geberspannung UG in eineDiode Dl leaves only the half-waves of the encoder voltage UG in one
Richtung durch, so daß der Kondensator Cl im Takt dieser Halbwellen aufgeladen wird und ein näherungsweise der Drehzahl proportionalerDirection through, so that the capacitor Cl is charged in time with these half-waves and approximately proportional to the speed
Referenzstrom !-,„„ entsteht. Durch die Ansteuerung der Stromspie- RE gel 30 und 40 mit dem Ausgangssignal GA1 des Operationsverstärkers 0P1 wird sichergestellt, daß jeweils einer der Stromspiegel einge¬ schaltet und der andere ausgeschaltet ist. ist das Ausgangssignal GA1 logisch 1, ist der erste Stromspiegel 30 eingeschaltet, ist es logisch 0, ist der zweite Stromspiegel 40 eingeschaltet. In den Stromspiegeln 30 und 40 wird der der jeweiligen Drehzahl entspre¬ chende Referenzstrom I___ gespiegelt und über die Transistoren T6Reference current! -, "" arises. By controlling the current mirrors 30 and 40 with the output signal GA1 of the operational amplifier 0P1, it is ensured that one of the current mirrors is switched on and the other is switched off. if the output signal GA1 is logic 1, the first current mirror 30 is switched on, if it is logic 0, the second current mirror 40 is switched on. The reference current I___ corresponding to the respective speed is mirrored in the current mirrors 30 and 40 and via the transistors T6
RE bzw. T2 das Potential am invertierenden Eingang des Operationsver¬ stärkers 0P1 so verstellt, daß sich eine, mit der Drehzahl anstei¬ gende Schwellwertspannung am Eingang des Operationsverstärkers OPl ergibt, und zwar durch die gegensinnige Einschaltung der Stromspie¬ gel 30 und 40 in beiden Richtungen. Insgesamt wird damit erreicht, daß die Schwellwertspannung +U bzw. -U__ mit zunehmender Dreh-RE or T2 adjusts the potential at the inverting input of the operational amplifier 0P1 in such a way that a threshold voltage which rises with the speed results at the input of the operational amplifier OP1, namely by switching the current mirrors 30 and 40 in both directions in opposite directions Directions. Overall, it is achieved that the threshold voltage + U or -U__ with increasing rotational
GS GS zahl auf höhere Werte +U__. bzw. kleinere Werte -UΛ„, verändertGS GS number on higher values + U__. or smaller values -U Λ „, changed
GS' GS' wird.GS 'GS' will.
In Figur 4 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Dabei handelt es sich um eine Prinzipschaltung zur Gebersignalaus- wertung mit Amplitudenbewertung, bei dem negative Impulse erkannt werden sollen. Dabei ist die Schaltungsanordnung nach Figur 4 eine Weiterentwicklung der aus der DE-OS 32 08 262 bekannten Schaltung nach Figur 3. Mit 20 ist das Aufnahmeelement, z. B. ein Induktivgeber bezeichnet, der die Geberspannung U liefert. In Reihe zum Aufnahmeelement 20 liegen die Widerstände R15, R16, wobei diese Reihenschaltung zwi¬ schen einer positiven und einer negativen Betriebsspannung liegt. Vom Verbindungspunkt der Widerstände R15, R16 führt eine Leitung zum invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 0P2, dessen nicht invertierender Eingang am Abgriff eines Spannungsteilers aus den Widerständen R24, R23 zwischen den Betriebsspannungen liegt und der mit einem weiteren Widerstand R25 mitgekoppelt ist. Das Ausgangssig¬ nal des Operationsverstärkers 0P2 ist mit GA2 bezeichnet.An exemplary embodiment of the invention is shown in FIG. This is a basic circuit for encoder signal evaluation with amplitude evaluation, in which negative impulses are to be recognized. The circuit arrangement according to FIG. 4 is a further development of the circuit according to FIG. 3 known from DE-OS 32 08 262. At 20, the receiving element, for. B. denotes an inductive sensor that supplies the sensor voltage U. The resistors R15, R16 are in series with the receiving element 20, this series circuit being between a positive and a negative operating voltage. A line leads from the connection point of the resistors R15, R16 to the inverting input of an operational amplifier 0P2, the non-inverting input of which lies at the tap of a voltage divider consisting of the resistors R24, R23 between the operating voltages and which is coupled to a further resistor R25. The output signal of the operational amplifier 0P2 is designated GA2.
Der Induktivgeber 20 ist weiterhin mit einer Reihenschaltung einer Diode D4 eines Widerstandes R17 und eines Kondensators C2 verbunden, wobei am Verbindungspunkt des Widerstandes R17 mit dem Kondensator C2 ein Widerstand R18 angeschlossen ist, der mit einem ersten Strom¬ spiegel 60 verbunden ist. Dadurch fließt ein Referenzstrom I inThe inductive transmitter 20 is also connected to a series connection of a diode D4, a resistor R17 and a capacitor C2, a resistor R18 being connected to the capacitor C2 at the connection point of the resistor R17 and being connected to a first current mirror 60. As a result, a reference current I in flows
R£r einen als Diode geschalteten Transistor T12, der über eine Reihen¬ schaltung der Widerstände R21 und R20 mit Masse verbunden ist. Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R20 und R21 ist über einen weiteren Transistor 13, dessen Emitter an Masse angeschlossen ist, und einen Widerstand R22 an den Ausgang des Operationsver¬ stärkers 0P2 angeschlossen. Zwischen dem invertierenden und dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 0P2 liegen zwei gegensinnig gepolte Dioden D5 und D6, zwischen den Ausgang des 0P2 und seinem nichtinvertierenden Eingang liegt ein Rückkopplungs- widerstand R25.R is a transistor T12 connected as a diode, which is connected to ground via a series connection of resistors R21 and R20. The connection point between the resistors R20 and R21 is connected via a further transistor 13, the emitter of which is connected to ground, and a resistor R22 to the output of the operational amplifier 0P2. Between the inverting and the non-inverting input of the operational amplifier 0P2 there are two oppositely polarized diodes D5 and D6, between the output of the 0P2 and its non-inverting input there is a feedback resistor R25.
Zwischen die positive Betriebsspannung und dem invertierenden Ein¬ gang des Operationsverstärkers 0P2 ist ein weiterer Stromspiegel 50 geschaltet, der außerdem über den Transistor TU mit dem Strom¬ spiegel 60 in Verbindung steht.A further current mirror 50 is connected between the positive operating voltage and the inverting input of the operational amplifier 0P2 and is also connected to the current mirror 60 via the transistor TU.
Der Zusammenhang zwischen den Schaltungen nach Figur 3 und Figur 4 wird durch folgendes dargestellt: Die Arbeitspunkteinstellung am Operationsverstärker OP2 wird durch die Widerstände R15 und R16 bewerkstelligt, in der Schaltungsanord- nung nach Figur 3 erfolgt die Arbeitspunkteinstellung am OPl mit den Widerständen R13 und R14.The relationship between the circuits according to FIG. 3 and FIG. 4 is represented by the following: The operating point setting on the operational amplifier OP2 is carried out by the resistors R15 and R16, in the circuit arrangement according to FIG. 3 the operating point setting on the OP1 is carried out using the resistors R13 and R14.
Die Hystereseerzeugung am Operationsverstärker 0P2 erfolgt durch die Widerstände R23 bis R25, in Figur 3 entspricht dies den Widerständen RIO bis R12.The hysteresis is generated at the operational amplifier 0P2 by the resistors R23 to R25, in Figure 3 this corresponds to the resistors RIO to R12.
Die Stromquelle wird in der Schaltungsanordnung nach Figur 4 durch die Transistoren T9 bis TU und den Widerstand R19 gebildet, nach Figur 3 durch die Transistoren Tl, T2, T8 und den Widerstand R9.The current source is formed in the circuit arrangement according to FIG. 4 by transistors T9 to TU and resistor R19, according to FIG. 3 by transistors T1, T2, T8 and resistor R9.
Als Schutzdioden fungieren die Dioden D5, D6 nach Figur 4 bzw. D2, D3 nach Figur 3.The diodes D5, D6 according to FIG. 4 and D2, D3 according to FIG. 3 act as protective diodes.
Der Teilbereich der Schaltung, der die Amplitudenbewertung bildet, setzt sich nach Figur 4 aus den Elementen D4, R17, R18, C2 und T12 und nach Figur 3 aus den Elementen Dl, Rl, R2, Cl und T7 zusammen.The portion of the circuit which forms the amplitude evaluation is composed according to FIG. 4 from the elements D4, R17, R18, C2 and T12 and according to FIG. 3 from the elements Dl, Rl, R2, Cl and T7.
Die in der Schaltungsanordnung nach Figur 3 vorgesehenen Elemente zur Umschaltung der Stromquellen, dies sind T3, T4, T6, R3, R4 und R5, entfallen in der Auswerteschaltung nach Figur 4, da mit dieser Schaltung lediglich negative Impulse ausgewertet werden sollen.The elements provided in the circuit arrangement according to FIG. 3 for switching over the current sources, these are T3, T4, T6, R3, R4 and R5, are omitted in the evaluation circuit according to FIG. 4, since only negative pulses are to be evaluated with this circuit.
Zur Erkennung der negativen Pulse mittels der Schaltung nach Figur 4 wird der Arbeitspunkt des Oparationsverstärkers OP2 über die Wider¬ stände R15 und R16 so eingestellt, daß der Ausgang GA2 des Opera¬ tionsverstärkers 0P2 nur bei negativen EingangsSpannungen aktiv geschaltet wird.To detect the negative pulses by means of the circuit according to FIG. 4, the operating point of the operational amplifier OP2 is set via the resistors R15 and R16 in such a way that the output GA2 of the operational amplifier 0P2 is only activated when there are negative input voltages.
Damit trotz der drehzahlabhängigen Geberspannung ein sicheres Erkennen der negativen Amplitudenteile auch bei höheren Spannungen gewährleistet wird, wird der Arbeitspunkt durch die Stromquelle T9 beim Einschalten stark und beim Ausschalten schwächer verschoben. Dies geschieht dadurch, daß bei inaktivem Operationsverstärker OP2 der Transistor T13 sperrt und durch die Reihenschaltung von R20 und R21 die Stromquelle T9 stärker eingeschaltet wird.In order to ensure that the negative amplitude parts are reliably detected even at higher voltages, despite the speed-dependent encoder voltage, the operating point is set by the current source T9 shifted strongly when switched on and more weakly when switched off This is done in that when the operational amplifier OP2 is inactive, the transistor T13 blocks and the current source T9 is switched on more strongly by the series connection of R20 and R21.
Bei aktivem Operationsverstärker OP2 wird der Widerstand R20 durch den Transistor T13 niederoh ig geschaltet. Durch den Stromspiegel von TU und T10 wird T9 weniger stark durchgesteuert und die Eingangsgewichtung wird dadurch zurückgenommen.When the operational amplifier OP2 is active, the resistor R20 is switched low by the transistor T13. Due to the current mirror of TU and T10, T9 is controlled less and the input weighting is reduced.
Ein Geberausgangssignal, wie es gemäß Figur 2b angegeben wird, führt am Ausgang des Operationsverstärkers 0P2 zu einem Signal GA2, wie es in Figur 2d dargestellt ist.A transmitter output signal, as indicated in FIG. 2b, leads to a signal GA2 at the output of the operational amplifier 0P2, as shown in FIG. 2d.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraft¬ maschine wird das Ausgangssignal U_ des Gebers 20 den beiden Schaltungsanordnungen nach Figur 3 und Figur 4 zugeführt, dadurch werden die Signale GA1 und GA2 erhalten, die schließlich in der di¬ gitalen Schaltung nach Figur 5 ausgewertet werden.In the device according to the invention for controlling an internal combustion engine, the output signal U_ of the transmitter 20 is fed to the two circuit arrangements according to FIGS. 3 and 4, thereby obtaining the signals GA1 and GA2, which are finally evaluated in the digital circuit according to FIG .
Dabei besteht die Schaltung nach Figur 5 aus zwei Flip-Flops FFl und FF2, denen die Sgnale GA1 und GA2 zugeführt werden.The circuit according to FIG. 5 consists of two flip-flops FF1 and FF2, to which the signals GA1 and GA2 are fed.
Die in Figur 5 dargestellte Schaltung verarbeitet die Signale GA1 und GA2 und filtert das gewünschte Signal, den zweiten negativen Puls während der Segmentphase heraus. Dazu werden die beiden Flip-Flop FFl und FF2 bei nicht vorhandener Segmentphase GA1 zurück¬ gesetzt. Bei der ersten fallenden Flanke von GA2 wird das Flip-Flop FFl und bei der zweiten vorhandenen steigenden Flanke wird das Flip-Flop FF2 gesetzt. Dadurch ist die Erkennung des zweiten nega¬ tiven Pulses während der Segmentphase gewährleistet. Durch die Er- kennung dieses zweiten negativen Pulses wird am Ausgang Q des Flip-Flops FF2 ein Synchronisationssignal, das für Steuer- und Regelzwecke benötigt wird, gewonnen.The circuit shown in FIG. 5 processes the signals GA1 and GA2 and filters out the desired signal, the second negative pulse, during the segment phase. For this purpose, the two flip-flops FF1 and FF2 are reset in the absence of the segment phase GA1. The flip-flop FF1 is set on the first falling edge of GA2 and the flip-flop FF2 is set on the second rising edge. This ensures that the second negative pulse is recognized during the segment phase. Due to the Identifying this second negative pulse, a synchronization signal is obtained at the output Q of the flip-flop FF2, which is required for control purposes.
Die Realisierung der Schaltungsanordnungen nach Figur 3, 4 und 5 wird auf IC-Basis vollzogen. The circuit arrangements according to FIGS. 3, 4 and 5 are implemented on an IC basis.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahr¬ zeugs mit einem Sensorsystem, bei dem eine mit einer Welle der Brennkraftmaschine umlaufende Geberscheibe (10) mit einem raumfesten Aufnahmeelement (20) abgetastet wird, wobei die Geberscheibe (10) an ihrem Umfang mit einer zur Anzahl der Zylinder der Brennkraftma¬ schine proportionalen Anzahl von Segmenten (11, 12) versehen ist und mindestens einem der Segmente (11, 12) ein Permanetmagnet (15) als Markierung zugeordnet ist und das Aufnahmeelement (20) ein einer Steuerschaltung (21) zuführbares Signal erzeugt, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die AusgangsSpannung des Aufnahmeelements (20) wenig¬ stens zwei Schwellwertstufen (0P1 und 0P2) zugeführt wird, deren Schwellwerte amplitudenabhängig derart verschoben werden, daß der Schaltpunkt der Schwellwertstufe in Abhängigkeit vom Drehwinkel fest ist und die Ausgangssignale der Schwellwertstufen (OPl und 0P2) einer logischen Schaltung (FFl und FF2), an deren Ausgang ein Synchronisationssignal auftritt, zugeführt werden.1. Device for controlling an internal combustion engine of a motor vehicle with a sensor system in which a sensor disc (10) rotating with a shaft of the internal combustion engine is scanned with a spatially fixed receiving element (20), the sensor disc (10) on its circumference with a Number of segments (11, 12) proportional to the number of cylinders of the internal combustion engine and at least one of the segments (11, 12) is assigned a permanent magnet (15) as a marking and the receiving element (20) can be supplied to a control circuit (21) Signal generated, characterized gekenn¬ characterized in that the output voltage of the receiving element (20) at least two threshold levels (0P1 and 0P2) is supplied, the threshold values are shifted depending on the amplitude such that the switching point of the threshold level is fixed depending on the angle of rotation and the output signals the threshold value stages (OPl and 0P2) of a logic circuit (FFl and FF2), at the output a synchronization signal occurs, are supplied.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Seg¬ ment (11) zusammen mit dem Permanentmagneten (15) in seiner Gesamt¬ länge den übrigen Segmenten (12) entspricht.2. Device according to claim 1, characterized in that the segment (11) together with the permanent magnet (15) corresponds in its total length to the other segments (12).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (15) in radialer Richtung der Geberscheibe polarisiert ist. 3. Apparatus according to claim 1 and / or 2, characterized in that the permanent magnet (15) is polarized in the radial direction of the encoder disc.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwertstufe als Operationsverstärker OPl, 0P2 ausgebildet sind, deren invertierenden Eingängen die Ge¬ berspannung zuführbar ist. 4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the threshold value stage is designed as an operational amplifier OPl, 0P2, the inverting inputs of which the supply voltage can be supplied.
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