DE19743247C2 - Crankshaft angle sensor arrangement and engine equipped with it - Google Patents
Crankshaft angle sensor arrangement and engine equipped with itInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Resolverrad, eine Verbrennungsmotoranordnung, eine Steuervorrichtung und ein Verfahren gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 5, 13 und 20.The present invention relates to a resolver wheel, a Internal combustion engine assembly, a control device and a Method according to the preambles of claims 1, 5, 13 and 20th
Seit der Einführung elektronisch gesteuerter Verbrennungsmoto ren haben Vorrichtungen zum Erfassen der Drehung der Kurbelwel le eines Motors zunehmend Verbreitung erlangt. Beispielsweise wird häufig die auch Kurbelwellenwinkel genannte Winkelstellung der Kurbelwelle erfaßt, um die Kraftstoffzufuhr, den Zündzeit punkt und die Abgase zu steuern. Darüber hinaus ist oft die durch die Kurbelwellendrehzahl angegebene Motordrehzahl ein wichtiger Parameter unterschiedlicher Motorsteuerungsschemata. Die US Patente Nr. 5 476 082 an Carpenter et al, 5 361 630 an Kowalski und 4 936 277 an Deutsch et al seien hier als allge meine Quellen zur Information über unterschiedliche elektroni sche Motorsteuerungssysteme genannt, die auf einer Messung der Kurbelwellendrehung beruhen.Since the introduction of electronically controlled combustion engines ren have devices for detecting the rotation of the crankshaft le of an engine is becoming increasingly widespread. For example is often called the crankshaft angle the crankshaft detects the fuel supply, the ignition timing point and to control the exhaust gases. In addition, is often the engine speed indicated by the crankshaft speed important parameters of different engine control schemes. U.S. Patent No. 5,476,082 to Carpenter et al, 5,361,630 Kowalski and 4 936 277 an Deutsch et al are here as general my sources for information about different electronics called engine control systems based on a measurement of the Crankshaft rotation based.
Um zunehmend strengere Abgasvorschriften zu erfüllen, die Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren auferlegt werden, muß der Kurbelwellenwinkel mit hoher Genauigkeit gemessen werden. Eine Möglichkeit, die geforderte Genauigkeit zu erreichen besteht darin, ein Kurbelwellenwinkelerfassungssystem einzusetzen, das einen Sensor und ein Referenzglied aufweist, welches nahe dem Sensor mit der Kurbelwelle rotiert. Der Sensor ist so ausge legt, daß er die Drehung des Referenzgliedes erfassen kann.To meet increasingly stringent emissions regulations, the Vehicles with internal combustion engines must be imposed Crankshaft angles can be measured with high accuracy. A Possibility to achieve the required accuracy in using a crankshaft angle detection system that has a sensor and a reference member which is close to the Sensor rotates with the crankshaft. The sensor is out specifies that it can detect the rotation of the reference member.
Eine Art von Erfassungssystem hat ein Referenzglied mit mehre ren in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Anzeigern oder "Winkelmarkierungen" längs seines Umfangs, die derart ausge führt sind, daß sie ein magnetisches Feld ändern können. Bei einer Vorbeibewegung jedes dieser Anzeiger am Sensor erfaßt letzterer die entsprechende Änderung des Magnetfeldes und erzeugt einen Detektionsimpuls. Durch Variieren des Abstandes der Anzeiger auf bekannte Weise kann eine Angabe der relativen Winkelstellung der Kurbelwelle erhalten werden. Des weiteren kann die Pulsrate dazu benutzt werden, die Drehzahl der Kurbel welle zu ermitteln. Die US Patente Nr. 5 520 043 an Koelle et al, 5 469 823 an Ott et al, 5 460 134 an Ott et al, 4 760 827 an Schreiber et al, 4 442 822 an Kondo et al und 4 365 602 an Stiller et al seien hier als Beispiele unterschiedlicher Typen von Kurbelwellenwinkelerfassungssystemen genannt.One type of detection system has a reference element with several or circumferentially spaced indicators or "Angle marks" along its circumference, so out leads are that they can change a magnetic field. at a movement of each of these indicators past the sensor the latter the corresponding change in the magnetic field and generates a detection pulse. By varying the distance the indicator in a known manner can give an indication of the relative Angular position of the crankshaft can be obtained. Furthermore the pulse rate can be used, the speed of the crank to determine the wave. U.S. Patent No. 5,520,043 to Koelle et al, 5,469,823 to Ott et al, 5,460,134 to Ott et al, 4,760,827 to Schreiber et al, 4,442,822 to Kondo et al and 4,365,602 Stiller et al are examples of different types of crankshaft angle detection systems.
Bei einem bekannten Kurbelwellenwinkelerfassungssystem ist eine Referenzscheibe an einem Getriebeschwungrad außerhalb des Motors angebracht. Eine außerhalb erfolgende Anordnung der Scheibe erfordert leider normalerweise einen zusätzlichen Konstruktionsaufwand für jedes unterschiedliche Getriebe, das für einen gegebenen Motor angeboten wird. Daher ist es in vielen Fällen wünschenswert, die Referenzscheibe als Teil des Motors auszuführen. Eine Anbringung der Scheibe direkt an der Kurbelwelle erfordert jedoch im allgemeinen eine Verlängerung der Kurbelwelle, um eine geeignete Befestigungsstelle zu schaf fen.In a known crankshaft angle detection system Reference disc on a transmission flywheel outside the Motors attached. An outside arrangement of the Unfortunately, disk usually requires an additional one Design effort for each different gear that is offered for a given engine. Therefore it is in Desirable in many cases, the reference disc as part of the Engine. Attaching the disc directly to the However, crankshaft generally requires an extension the crankshaft to create a suitable attachment point fen.
Das US Patent Nr. 5 361 630 an Kowalski beschreibt einen Ver such zur Lösung dieses Problems, indem Anzeigerschlitze in ein Kurbelwellengegengewicht eingeformt werden, welches dann als ein Referenzdrehglied dient. Diese Lösung erfordert jedoch immer noch eine umfassende Umkonstruktion der Kurbelwelle. Darüber hinaus erzwingt diese einstückige Gegengewichtskon struktion eine Zerlegung der Kurbelwelle, wenn ein Austausch oder eine Einstellung des Referenzgliedes nötig ist.U.S. Patent No. 5,361,630 to Kowalski describes a Ver seek to solve this problem by placing indicator slots in one Crankshaft counterweight are molded, which then as a reference rotary element is used. However, this solution requires still a comprehensive redesign of the crankshaft. In addition, this one-piece counterweight con structuring a disassembly of the crankshaft when an exchange or an adjustment of the reference link is necessary.
Die DE 38 16 114 A1 beschreibt eine Abtastvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einer Kurbelwelle, die eine Reihe von Kurbelwangen aufweist. An einer der Kurbelwangen ist ein Abta string aus zwei symmetrischen, miteinander verbundenen Schen keln befestigt. Die Schenkel weisen senkrecht vorstehende Zähne und eine Zahnlücke auf, die mit einem induktiven Sensor zusam menwirken. Die Schenkel sind so miteinander verbunden, daß der Abtastring aufbiegbar ist, um an einer beliebigen Kurbelwange der Kurbelwelle auch nach deren Montage in ein Kurbelgehäuse befestigt werden zu können. Dieser Biegevorgang verändert jedoch die Form der Schenkel und es können Verformungen zurück bleiben, die zu Fehlern des erzeugten Sensorsignals führen können. Darüber hinaus muß die Kurbelwange, an der der Abtast ring angebracht werden soll, speziell auf den symmetrischen Abtastring abgestimmt sein.DE 38 16 114 A1 describes a scanning device for a Internal combustion engine with a crankshaft, which is a series of Has crank cheeks. There is an abta on one of the crank webs string of two symmetrical, interconnected shears attached. The legs have vertically protruding teeth and a tooth gap that together with an inductive sensor menwirken. The legs are connected so that the Probe ring is bendable to attach to any crank arm the crankshaft even after it has been installed in a crankcase to be able to be attached. This bending process changed however the shape of the legs and it can deform back remain, which lead to errors in the generated sensor signal can. In addition, the crank arm on which the scanning ring should be attached, especially on the symmetrical Scanning ring must be coordinated.
Aus der DE 43 09 245 A1 ist eine Kurbelwelle bekannt, bei der ein gezahnter Impulsring an einer Kurbelwange und einer entge gengesetzt angeordneten Ausgleichsmasse angeordnet ist. Die Kurbelwange und die Ausgleichsmasse weisen speziell ausgebilde te, zur Kurbelwellenachse konzentrische Zentrieraufnahmen für den Impulsring auf. Auch hier müssen Kurbelwelle und Impulsring speziell aufeinander angepaßt sein.A crankshaft is known from DE 43 09 245 A1, in which a toothed pulse ring on a crank arm and an ent counterbalancing mass is arranged. The Crank cheek and the balancing mass have specially trained te, concentric to the crankshaft axis centering for the impulse ring. Here, too, the crankshaft and pulse ring must be used be specially adapted to each other.
Es besteht somit Bedarf an einem Kurbelwellenwinkelerfassungs system, das ohne weiteres an verschiedenen Motorkonfigurationen verwendbar ist. Insbesondere liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein hochgenaues Kurbelwellenwinkel referenzglied bereitzustellen, das keine umfassende Umkonstruk tion der Kurbelwelle erforderlich macht.There is therefore a need for a crankshaft angle detection system that can easily be used on different engine configurations is usable. In particular, the present invention hence the task of a highly accurate crankshaft angle To provide a reference element that does not require a comprehensive redesign tion of the crankshaft is required.
Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Resol verrad gemäß Anspruch 1, eine Verbrennungsmotoranordnung gemäß Anspruch 5, eine Steuervorrichtung gemäß Anspruch 13 und ein Verfahren gemäß Anspruch 20.The present invention solves this problem with a resol verrad according to claim 1, an internal combustion engine arrangement according to Claim 5, a control device according to claim 13 and a A method according to claim 20.
Eine Kurbelwelle erfordert Ausgleichsgewichte, die im allgemei nen durch jede der Kurbelwangen gebildet sind. Daher weist eine Kurbelwange eine Unwucht und eine Seitenfläche auf, die bezogen auf die Rotationsachse der Kurbelwelle asymmetrisch ist. Durch die erfindungsgemäße asymmetrische Gestaltung der Ringsegmente des Resolverrades bzw. des Referenzdrehgliedes ist es möglich, daß dieses ohne aufwendige Umkonstruktion der Kurbelwelle unmittelbar an einer Kurbelwange befestigt werden kann. Die mehrteilige Ringstruktur des Resolverrades erlaubt dessen Montage an der Kurbelwelle, ohne daß die Kurbelwelle zerlegt oder demontiert werden muß. Ein Aufbiegen des Resolverrades oder einzelner seiner Elemente ist nicht erforderlich. Das erfindungsgemäße Resolverrad ist daher besonders formgenau und führt zu hochgenauen Sensorsignalen.A crankshaft requires counterweights, which in general NEN are formed by each of the crank cheeks. Therefore, one Crank arm has an imbalance and a side surface that is related is asymmetrical on the axis of rotation of the crankshaft. By the asymmetrical design of the ring segments according to the invention of the resolver wheel or the reference rotary element, it is possible that this without expensive redesign of the crankshaft can be attached directly to a crank arm. The multi-part ring structure of the resolver wheel allows this Assembly on the crankshaft without disassembling the crankshaft or must be dismantled. A bending up of the resolver wheel or any of its elements is not required. The Resolverrad invention is therefore particularly precise and leads to highly accurate sensor signals.
Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteran sprüchen beschrieben.Developments of the present invention are in the Unteran sayings described.
Weitere Merkmale, Vorteile und Aspekte der vorliegenden Erfin dung werden aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungs beispieles der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Figuren ersichtlich. Es zeigt:Other features, advantages and aspects of the present invention The following description of an embodiment example of the invention in conjunction with the accompanying Figures can be seen. It shows:
Fig. 1 eine schematische Teilansicht eines Ausführungsbei spieles eines erfindungsgemäßen Erfassungssystems für einen Verbrennungsmotor, Fig. 1 is a schematic partial view of an exemplary embodiment of a game system of the invention for detecting an internal combustion engine,
Fig. 2 eine Teilansicht eines in Fig. 1 dargestellten Resol verrades und einer Kurbelwangenanordnung von unten, Fig. 2 is a partial view of a resole shown in Fig. 1 verrades and a crank arm arrangement from below,
Fig. 3 eine aufgebrochene Teildraufsicht der Kurbelwelle mit dem Resolverrad und der Kurbelwange aus Fig. 1, Fig. 3 is a broken partial plan view of the crankshaft with the tone wheel and the crank arm from Fig. 1,
Fig. 4 eine auseinandergezogene Darstellung der in Fig. 3 gezeigten Anordnung, wobei die Befestigungselemente des Resolverrades der besseren Übersichtlichkeit hal ber weggelassen sind, Fig. 4 is an exploded view of the arrangement shown in Fig. 3, wherein the fastening elements of the tone wheel of clarity, are omitted about hal,
Fig. 5 eine aufgebrochene Teilrückansicht der Kurbelwelle mit dem Resolverrad und der Kurbelwange aus Fig. 1, und Fig. 5 is a broken partial rear view of the crankshaft with the resolver wheel and the crank arm from Fig. 1, and
Fig. 6 einen Querschnitt des in den Fig. 1 bis 5 darge stellten Resolverrades, das der Deutlichkeit wegen von der Kurbelwange getrennt wiedergegeben ist. Fig. 6 shows a cross section of the resolver wheel in Figs. 1 to 5 Darge, which is shown separately for clarity of the crank arm.
Um das Verständnis der der Erfindung zugrundeliegenden Prinzi pien zu fördern, wird nun Bezug genommen auf das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel und es werden dabei teils abweichende Begriffe verwendet.To understand the principles underlying the invention To promote pien, reference is now made to that in the figures illustrated embodiment and it will be partly different terms used.
In Fig. 1 ist eine Verbrennungsmotoranordnung 10 dargestellt, die mit einem erfindungsgemäßen Erfassungssystem ausgerüstet ist. Die Anordnung 10 umfaßt einen Motor 20 mit einem Motor block 22, einem Kraftstoffversorgungssystem 23 und einer Zylin derkopf/Ventilanordnung 24. Der Motor 20 weist auch eine Ölwanne 26 und ein durch einen Kühlerventilator 28 dargestell tes Kühlsystem auf. Vorzugsweise hat der Motor 20 sechs Zylin der und ist für einen Viertaktbetrieb ausgelegt. Die Erfindung kann jedoch auch an anderen Verbrennungsmotoren verwendet werden, die sich hinsichtlich der Zylinderzahl und/oder hin sichtlich des Arbeitsverfahrens von dem dargestellten Motor unterscheiden.In Fig. 1, an engine assembly 10 is shown, which is equipped with a detection system according to the invention. The arrangement 10 includes an engine 20 with an engine block 22 , a fuel supply system 23 and a Zylin derkopf / valve assembly 24th The engine 20 also has an oil pan 26 and a cooling system shown by a radiator fan 28 . The engine 20 preferably has six cylinders and is designed for four-stroke operation. However, the invention can also be used on other internal combustion engines which differ from the engine shown with regard to the number of cylinders and / or with regard to the working method.
Der Motor 20 treibt einen Kraftübertragungsstrang 30 an. Der Kraftübertragungsstrang 30 umfaßt ein Getriebe 32 und eine Antriebswelle 34 (z. B. eine Kardanwelle), die eine Last 36 antreibt. Bei einer Anwendung, bei der sich die Anordnung 10 in einem Fahrzeug befindet, kann die Last 36 aus der bzw. den angetriebenen Achsen und den daran befestigten, in Bodenberüh rung stehenden Fahrzeugrädern bestehen.The engine 20 drives a power transmission line 30 . The powertrain 30 includes a transmission 32 and a drive shaft 34 (e.g., a propeller shaft) that drives a load 36 . In an application in which the assembly 10 is in a vehicle, the load 36 may consist of the driven axle or axles and the vehicle wheels attached thereto which are in contact with the floor.
Die Anordnung 10 umfaßt auch eine Steuerung 40, die verschiede ne Funktionen des Motors 20 regelt. Die Steuerung 40 ist durch eine Leitung 42 betrieblich mit dem Kraftstoffversorgungssystem 23 gekoppelt. Vorzugweise handelt es sich bei dem Kraftstoff versorgungssystem 23 um eine elektronisch gesteuerte Kraft stoffeinspritzanlage, die auf herkömmliche Art und Weise den Zylindern des Motors 20 Kraftstoff zumißt. Die funktionelle Kopplung des Kraftstoffversorgungssystems 23 mit dem Motor 20 ist durch eine Leitung 41 dargestellt. Andere Kraftstoffversor gungsanlagen können ebenfalls eingesetzt werden, beispielsweise ein für jeden Zylinder separat betätigbarer Kraftstoffinjektor. Bei einer solchen alternativen Ausführungsform ist bevorzugt jeder Injektor direkt mit der Steuerung 40 verbunden.The arrangement 10 also includes a controller 40 which regulates various functions of the motor 20 . The controller 40 is operatively coupled to the fuel supply system 23 by a line 42 . Preferably, the fuel supply system 23 is an electronically controlled fuel injection system that measures the cylinders of the engine 20 in a conventional manner. The functional coupling of the fuel supply system 23 to the engine 20 is represented by a line 41 . Other fuel supply systems can also be used, for example a fuel injector that can be actuated separately for each cylinder. In such an alternative embodiment, each injector is preferably connected directly to the controller 40 .
Die Steuerung 40 umfaßt auch eine von einer Kurbelwellensensor anordnung 46 kommende Eingangsleitung 44. Zu den von der Steue rung 40 geregelten Funktionen gehören die Zündung, die Kraftstoffzumessung und der Ausstoß der Verbrennungsgase. Zum Teil werden diese Funktionen dadurch gesteuert, daß dem Kraft stoffversorgungssystem 23 geeignete Aktivierungssignale zuge leitet werden. Die Leitung 42 repräsentiert daher einen oder mehrere Signalwege zwischen der Steuerung 40 und dem Kraft stoffversorgungssystem 23. Die Steuerung 40 kann außer von der Sensoranordnung 46 auch noch von anderen Sensoren Eingangssig nale erhalten, beispielsweise von einem Gaspedal oder von einer Drosselklappe (nicht dargestellt). Die genaue Arbeitsweise, die Anbindungsmöglichkeiten und die Steuerverfahren, die von der Steuerung 40 ausgeführt werden können, sind Fachleuten auf diesem Gebiet bekannt und brauchen daher nicht näher erläutert zu werden.The controller 40 also includes an input line 44 coming from a crankshaft sensor arrangement 46 . Functions controlled by controller 40 include ignition, fuel metering, and combustion gas emissions. In part, these functions are controlled by the fact that the fuel supply system 23 is supplied with suitable activation signals. The line 42 therefore represents one or more signal paths between the controller 40 and the fuel supply system 23 . In addition to the sensor arrangement 46 , the controller 40 can also receive input signals from other sensors, for example from an accelerator pedal or from a throttle valve (not shown). The precise mode of operation, the connection options and the control methods that can be carried out by the controller 40 are known to those skilled in the art and therefore need not be explained in more detail.
Die Steuerung 40 kann eine elektronische Schaltung aus einem oder mehreren Bauteilen sein. Die Steuerung 40 kann digitale Schaltkreise, analoge Schaltkreise oder auch beides aufweisen. Sie kann auch zumindest teilweise programmierbar sein. Vor zugsweise ist die Steuerung 40 auf der Basis eines Mikroprozes sors herkömmlicher Konstruktion ausgeführt.The controller 40 may be an electronic circuit made up of one or more components. The controller 40 may include digital circuits, analog circuits, or both. It can also be at least partially programmable. Before preferably, the controller 40 is based on a microprocessor conventional design.
Der Motorblock 22 hat eine Reihe von nicht dargestellten Zylin derbohrungen mit zugehörigen Brennkammern, in denen je eine Kolbenanordnung 50 auf herkömmliche Art aufgenommen ist. Jede Kolbenanordnung 50 umfaßt einen Kolben 52 und eine schwenkbar daran angebrachte Pleuelstange 54, die mit einer Kurbelwelle 60 verbunden ist.The engine block 22 has a number of cylinder bores, not shown, with associated combustion chambers, in each of which a piston arrangement 50 is accommodated in a conventional manner. Each piston assembly 50 includes a piston 52 and a connecting rod 54 pivotally attached thereto which is connected to a crankshaft 60 .
Die Kurbelwelle 60 umfaßt eine Hauptwelle 62 aus Kurbelwellen lagern 64a bis 64f, mittels derer die Kurbelwelle 60 auf her kömmliche Weise drehbar im Motorblock 22 gelagert ist. Jede Pleuelstange 54 ist mit der Kurbelwelle 60 durch ein zugehöri ges Pleuellager 66a bis 66f schwenkbar verbunden. Das Pleuella ger 66a ist an gegenüberliegenden Enden mit einem Paar von Kurbelwangen 70a, 72a der Kurbelwelle 60 verbunden. Die Kurbel wange 70a ist mit dem Kurbelwellenlager 64a verbunden und die Kurbelwelle 72a ist mit dem Kurbelwellenlager 64b verbunden. Die übrigen Pleuellager 66b bis 66f und Kurbelwangen 70b bis 70f und 72b bis 72f sind in analoger Weise längs der Kurbelwel le 60 angeordnet. Die Kurbelwangen 70a bis 70f und 72a bis 72f sind bevorzugt als Kurbelwellengegengewichte ausgestaltet. Die Kurbelwangen 70a bis 70f und 72a bis 72f sowie die Pleuellager 66a bis 66f können sich relativ zu den Kurbelwellenlagern 64a bis 64f drehen, so daß die Kurbelwelle 60 sich auf übliche Weise um eine Rotationsachse R drehen kann.The crankshaft 60 comprises a main shaft 62 from crankshaft bearings 64 a to 64 f, by means of which the crankshaft 60 is rotatably supported in the engine block 22 in a conventional manner. Each connecting rod 54 is pivotally connected to the crankshaft 60 by an associated connecting rod bearing 66 a to 66 f. The Pleuella ger 66 a is connected at opposite ends to a pair of crank arms 70 a, 72 a of the crankshaft 60 . The crank cheek 70 a is connected to the crankshaft bearing 64 a and the crankshaft 72 a is connected to the crankshaft bearing 64 b. The other connecting rod bearings 66 b to 66 f and crank cheeks 70 b to 70 f and 72 b to 72 f are arranged in an analogous manner along the crank shaft 60 . The crank arms 70 a to 70 f and 72 a to 72 f are preferably designed as crankshaft counterweights. The crank webs 70 a to 70 f and 72 a to 72 f and the connecting rod bearings 66 a to 66 f can rotate relative to the crankshaft bearings 64 a to 64 f, so that the crankshaft 60 can rotate in the usual way about an axis of rotation R.
An der Kurbelwange 72a ist nahe der Sensoranordnung 46 ein Resolverrad 80 befestigt. Vorzugsweise sind das Resolverrad 80 und die Sensoranordnung 46 so ausgestaltet, daß sie ein Sensor signal über die Eingangsleitung 44 an die Steuerung 40 senden, das der Winkelstellung der Kurbelwelle 60 entspricht. Die Steuerung 40 kann so ausgestaltet sein, daß sie aus diesem Signal eine Drehzahlinformation ableiten kann. Diese Stellungs- und Drehzahlinformation wird von der Steuerung 40 auf übliche Weise dazu benutzt, den Motorbetrieb zu steuern.A resolver wheel 80 is fastened to the crank arm 72 a near the sensor arrangement 46 . The resolver wheel 80 and the sensor arrangement 46 are preferably designed such that they send a sensor signal via the input line 44 to the controller 40 , which corresponds to the angular position of the crankshaft 60 . The controller 40 can be designed such that it can derive speed information from this signal. This position and speed information is used by the controller 40 in a conventional manner to control engine operation.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2, aus der weitere Details der Anord nung des Resolverrades 80 und der Kurbelwange 72a bezüglich der Sensoranordnung 46 hervorgehen, wird nun eine Teilansicht des Resolverrades 80 und der Kurbelwange 72a im Motor 20 von unten gezeigt. Die Sensoranordnung 46 erstreckt sich durch eine in einer Wand 23 des Motorblocks 22 begrenzte Öffnung 21 und hat einen Fühlerkopf 47, der neben dem Resolverrad 80 angeordnet und von letzterem durch einen Spalt G getrennt ist. Die Sen soranordnung 46 umfaßt eine Halleffekteinrichtung 45, die im Fühlerkopf 47 angeordnet ist, um Änderungen eines Magnetfeldes zu erfassen. Die Sensoranordnung 46 ist mittels einer Schraube 48 an der Wand 23 befestigt. Zur Verbindung mit der Leitung 44 weist die Sensoranordnung 46 ein Steckerelement 49 auf.Referring to FIG. 2, from which further details of the Anord of the tone wheel 80 and the crank arm 72 voltage a with respect to the sensor assembly 46 emerge, is a partial view of the tone wheel 80 and the crank web is now 72 a shown in the engine 20 from below. The sensor arrangement 46 extends through an opening 21 delimited in a wall 23 of the motor block 22 and has a sensor head 47 which is arranged next to the resolver wheel 80 and is separated from the latter by a gap G. The sensor arrangement 46 comprises a Hall effect device 45 which is arranged in the sensor head 47 in order to detect changes in a magnetic field. The sensor arrangement 46 is fastened to the wall 23 by means of a screw 48 . The sensor arrangement 46 has a plug element 49 for connection to the line 44 .
Das Resolverrad 80 dreht sich mit der Kurbelwange 72a, die sich ihrerseits dreht, wenn die Kurbelwelle 60 gedreht wird. Der Spalt G bleibt während einer Drehung der Kurbelwelle 60 vor zugsweise konstant.The resolver wheel 80 rotates with the crank arm 72 a, which in turn rotates when the crank shaft 60 is rotated. The gap G remains constant during a rotation of the crankshaft 60 before.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 6 werden nun weitere De tails bezüglich der Anordnung des Resolverrades 80 und der Kurbelwange 72a erläutert. Das Resolverrad 80 ist allgemein als Kreisring geformt, der wie in Fig. 3 dargestellt einen Innenra dius R1 hat. Das Resolverrad 80 umfaßt ein erstes gekrümmtes Ringsegment 82 und ein zweites gekrümmtes Ringsegment 92. Jedes gekrümmte Segment 82, 92 hat eine entsprechende Anzahl von Umfangszähnen 83, 93, die in Umfangsrichtung voneinander durch im wesentlichen gleich große Lücken 84, 94 beabstandet sind. Die Umfangszähne 83, 93 haben ungefähr dieselbe Größe und Gestalt. In gleicher Weise hat jede Lücke 84, 94 ungefähr dieselbe Größe und Orientierung. Jeder Zahn des Resolverrades 80 ist folglich von einem benachbarten Zahn in Umfangsrichtung durch einen Abstandswinkel A1 getrennt (sh. Fig. 3). Der klein ste Außenradius R2 des Resolverrades 80 ist durch den Boden der Lücken 84, 94 gebildet und der größte Außenradius R3 des Resol verrades 80 ist durch die Kopfflächen der Umfangszähne 83, 93 gegeben. Das Ringsegment 82 definiert des weiteren eine In dexlücke 85, die einen in Fig. 3 dargestellten Indexwinkel A2 überstreicht.With reference to FIGS. 3 to 6 further De tails are now explained with regard to the arrangement of the resolver wheel 80 and the crank arm 72 a. The resolver wheel 80 is generally shaped as a circular ring which, as shown in FIG. 3, has an inner ring R1. Resolver wheel 80 includes a first curved ring segment 82 and a second curved ring segment 92 . Each curved segment 82 , 92 has a corresponding number of circumferential teeth 83 , 93 which are spaced apart from one another in the circumferential direction by gaps 84 , 94 which are of essentially the same size. The peripheral teeth 83 , 93 are approximately the same size and shape. Similarly, each gap 84 , 94 is approximately the same size and orientation. Each tooth of the resolver wheel 80 is consequently separated from an adjacent tooth in the circumferential direction by a distance angle A1 (see FIG. 3). The smallest outer radius R2 of the resolver wheel 80 is formed by the bottom of the gaps 84 , 94 and the largest outer radius R3 of the resolver wheel 80 is given by the top surfaces of the circumferential teeth 83 , 93 . The ring segment 82 further defines an index gap 85 which spans an index angle A2 shown in FIG. 3.
Die Kurbelwange 72a hat eine Fläche 74a, die von einer Umfangs linie 76 begrenzt wird. Die Fläche 74a begrenzt ihrerseits eine Ausnehmung 77 zur Aufnahme des Resolverrades 80, die eine Reihe von Gewindelöchern 78 aufweist, um das Resolverrad 80 daran zu befestigen. Da die Rotationsachse R senkrecht durch die Figure nebene der Fig. 3 bis 5 verläuft, ist sie in diesen Figuren nur als Schwenkpunkt dargestellt. Die zueinander senkrechten Achsen X und Y schneiden sich am Punkt P und gehen von diesem Punkt aus. Die Fläche 74a ist zum Schwenkpunkt P, zur Achse R und zu den Achsen X und Y asymmetrisch. Die Kurbelwange 72a weist auch eine Fläche 74b auf, die auf einer der Fläche 74a gegenüberlie genden Seite angeordnet ist. Die Fläche 74b ist in den Fig. 2 und 5 dargestellt und ist ebenfalls asymmetrisch.The crank arm 72 a has an area 74 a, which is limited by a circumferential line 76 . The surface 74 a in turn delimits a recess 77 for receiving the resolver wheel 80 , which has a series of threaded holes 78 in order to fasten the resolver wheel 80 thereon. Since the axis of rotation R runs vertically through the figure adjacent to FIGS . 3 to 5, it is only shown as a pivot point in these figures. The mutually perpendicular axes X and Y intersect at point P and start from this point. The surface 74 a is asymmetrical to the pivot point P, to the axis R and to the axes X and Y. The crank arm 72 a also has a surface 74 b, which is arranged on a side lying opposite the surface 74 a. The surface 74 b is shown in FIGS. 2 and 5 and is also asymmetrical.
Das Ringsegment 82 hat Befestigungslöcher 86 und das Ringseg ment 92 hat Befestigungslöcher 96. Die Befestigungslöcher 86, 96 des Resolverrades 80 fluchten bei korrekter Positionierung mit den in der Kurbelwange 72a ausgebildeten Gewindelöchern 78. Schrauben 88 und 98 können dann durch die Löcher 86, 96 in die Gewindelöcher 78 geschraubt werden und befestigen das Resolver rad 80 wie in Fig. 3 dargestellt an der Kurbelwange 72a. Im befestigten Zustand hat das Resolverrad 80 eine im wesentlichen kreisringförmige Gestalt, die einem im wesentlichen kreisring förmigen Weg um die Kurbelwelle 60 folgt. Das Ringsegment 82 umfaßt Endabschnitte 93a und 93b, die an der Kurbelwange 72a befestigt sind, und einen zwischen den Endabschnitten 93a und 93b gelegenen, gekrümmten Mittelabschnitt 93c. Der Mittelab schnitt 93c erstreckt sich über die Umfangslinie 76 der als Gegengewicht ausgebildeten Kurbelwange 72a hinaus, insbesondere in radialer Richtung. Die mehrteilige Struktur des als Refe renzglied dienenden Resolverrades 80 erlaubt es den Ringsegmen ten 82, 92, einen Teil der Kurbelwelle 60 zu umgeben, ohne bei ihrem Ein- oder Ausbau die Kurbelwelle 60 zerlegen zu müssen oder das Referenzglied über ein Ende der Kurbelwelle führen zu müssen. Durch das Umgeben der Kurbelwelle 60 ist auf einfachere Weise ein hochauflösender Anzeiger für die Kurbelwellenstellung bereitgestellt.The ring segment 82 has mounting holes 86 and the ring segment 92 has mounting holes 96 . The fixing holes 86 , 96 of the resolver wheel 80 are in correct positioning with the threaded holes 78 formed in the crank arm 72 a. Screws 88 and 98 can then be screwed through the holes 86 , 96 into the threaded holes 78 and fasten the resolver wheel 80 as shown in Fig. 3 on the crank arm 72 a. In the fastened state, the resolver wheel 80 has a substantially circular shape which follows a substantially circular path around the crankshaft 60 . The ring segment 82 comprises end portions 93 a and 93 b, which are attached to the crank arm 72 a, and a curved middle portion 93 c located between the end portions 93 a and 93 b. The Mittelab section 93 c extends over the circumferential line 76 of the crank arm 72 a designed as a counterweight, in particular in the radial direction. The multi-part structure of the resolver wheel serving as reference member 80 allows the ring segments 82 , 92 to surround part of the crankshaft 60 without having to disassemble the crankshaft 60 during their installation or removal or to guide the reference member over one end of the crankshaft have to. Surrounding the crankshaft 60 in a simpler manner provides a high-resolution indicator for the crankshaft position.
In Fig. 6 sind abgeschrägte Befestigungsflächen 81, 91 der Ringsegmente 82, 92 dargestellt. Der Abschrägungswinkel dieser Flächen liegt vorzugsweise in einem Bereich von ungefähr 20° bis 25°. Die Befestigungslöcher 86, 96 erstrecken sich schräg durch das Ringsegment 82 bzw. 92. Dies ist in Fig. 6 durch einen Winkel A3 bezüglich einer zur Rotationsachse R parallelen Achse dargestellt. Der Winkel A3 ist vorzugsweise gleich dem Abschrägungswinkel.In Fig. 6 are bevelled mounting surfaces 81, 91 of the ring segments 82, illustrated 92nd The bevel angle of these surfaces is preferably in a range from approximately 20 ° to 25 °. The fastening holes 86 , 96 extend obliquely through the ring segment 82 or 92 . This is represented in FIG. 6 by an angle A3 with respect to an axis parallel to the axis of rotation R. The angle A3 is preferably equal to the bevel angle.
Vorteilhaft ist der Abstandswinkel A1 nicht größer als 25° und der Indexwinkel A2 ist mindestens 25% größer als der Winkel A1, um eine geeignete, hochgenaue Auflösung des Kurbelwellen winkels und der Kurbelwellendrehzahl zu ergeben. Ein Weg S1 überspannt einen Winkel von zumindest 180° um den Punkt P und ein Weg S2 umspannt einen Winkel von nicht mehr als 180° um den Punkt P, wobei diese Winkel gleich den Winkeln sind, die von einem um den Punkt P von einem Ende zum anderen Ende jedes Ringsegmentes 82 bzw. 92 rotierenden Radius überstrichen wer den.The distance angle A1 is advantageously not greater than 25 ° and the index angle A2 is at least 25% larger than the angle A1, in order to provide a suitable, highly precise resolution of the crankshaft angle and the crankshaft speed. A path S1 spans an angle of at least 180 ° around point P and a path S2 spans an angle of not more than 180 ° around point P, these angles being equal to the angles from one around point P from one end to the other end of each ring segment 82 or 92 rotating radius who swept the.
In dem in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Abstandswinkel A1 etwa 10° und der Indexwinkel A2 beträgt ungefähr 20°. Am Ringsegment 82 sind ungefähr sieben undzwanzig im wesentlichen gleich große Umfangszähne 83 ausge bildet, und am Ringsegment 92 sind ungefähr acht im wesentli chen gleich große Umfangszähne 93 ausgebildet. Das Wegstück S1 überspannt einen Winkel von ungefähr 280° und das Wegstück S2 überspannt einen Winkel von ungefähr 80° um den Punkt P.In the exemplary embodiment shown in FIGS . 1 to 6, the distance angle A1 is approximately 10 ° and the index angle A2 is approximately 20 °. On the ring segment 82 , approximately twenty-seven substantially equal circumferential teeth 83 are formed, and on the ring segment 92 approximately eight substantially equal circumferential teeth 93 are formed. The path section S1 spans an angle of approximately 280 ° and the path section S2 spans an angle of approximately 80 ° around point P.
Im Betrieb stellt die Sensoranordnung 46 ein Magnetfeld bereit und die Halleffekteinrichtung 45 erzeugt in Abhängigkeit von Änderungen dieses Magnetfeldes ein elektrisches Signal. Die Umfangszähne 83, 93 des Resolverrades 80 bestehen aus einem Material, das das Magnetfeld der Halleffekteinrichtung 45 ändert, wenn sie mit der Kurbelwange 72a und der Kurbelwelle 60 rotieren. Bei jedem Umfangszahn 83, 93, der sich am Fühlerkopf 47 vorbeibewegt, erzeugt die Halleffekteinrichtung 45 folglich ein entsprechendes Signal. Vorzugsweise werden die Signale so konditioniert, daß sich eine zeitliche Abfolge von Impulsen ergibt, wobei jeder Impuls einem Umfangszahn entspricht, der am Fühlerkopf 47 der Sensoranordnung 46 vorbeiläuft. In operation, the sensor arrangement 46 provides a magnetic field and the Hall effect device 45 generates an electrical signal as a function of changes in this magnetic field. The circumferential teeth 83 , 93 of the resolver wheel 80 are made of a material that changes the magnetic field of the Hall effect device 45 when they rotate with the crank arm 72 a and the crankshaft 60 . The Hall effect device 45 consequently generates a corresponding signal for each circumferential tooth 83 , 93 which moves past the sensor head 47 . The signals are preferably conditioned in such a way that there is a chronological sequence of pulses, each pulse corresponding to a circumferential tooth that passes the sensor head 47 of the sensor arrangement 46 .
Das von den im wesentlichen gleichen Umfangszähnen 83, 93 und den zugehörigen Lücken 84, 94 gelieferte Signalmuster ist normalerweise unterscheidbar von dem zur Indexlücke 85 gehören den Signalmuster. Demzufolge liefert die Indexlücke 85 einen Winkelreferenzpunkt für jede Umdrehung der Kurbelwelle 60, die die Steuerung 40 zur leichteren Steuerung der Anordnung 10 benutzen kann. In einem Ausführungsbeispiel ist die Indexlücke 85 zur Motorsteuerung - unter Berücksichtigung der Tatsache, daß eine Kurbelwelle eines Viertaktmotors für jeden Verbren nungs- und Ausstoßvorgang zwei Umdrehungen macht - an einer vorbestimmten Stelle relativ zum oberen Totpunkt einer ausge wählten Kolbenanordnung 50 positioniert.The signal pattern provided by the substantially identical circumferential teeth 83 , 93 and the associated gaps 84 , 94 is normally distinguishable from the signal pattern belonging to the index gap 85 . Accordingly, index gap 85 provides an angular reference point for each revolution of crankshaft 60 that controller 40 may use to more easily control assembly 10 . In one embodiment, the index gap 85 for engine control - taking into account the fact that a crankshaft of a four-stroke engine makes two revolutions for each combustion and exhaust process - is positioned at a predetermined position relative to the top dead center of a selected piston arrangement 50 .
Aufgrund der Gleichförmigkeit der Umfangszähne 83, 93 und der Lücken 84, 94 kann die Steuerung 40 ohne weiteres kleine Änderungen der Kurbelwellendrehzahl während jeder Kurbelwellen umdrehung feststellen. Gegenüber dem dargestellten Ausführungs beispiel können entsprechend den Anforderungen eines Systems mehr oder weniger Umfangszähne und andere räumliche Anordnungen der Umfangszähne verwendet werden.Due to the uniformity of the circumferential teeth 83 , 93 and the gaps 84 , 94 , the controller 40 can easily detect small changes in the crankshaft speed during each crankshaft revolution. Compared to the illustrated embodiment, more or less peripheral teeth and other spatial arrangements of the peripheral teeth can be used according to the requirements of a system.
Vorzugsweise sind die Umfangszähne 83, 93 des Resolverrades 80 aus einem ferritischen Material hergestellt, das eine Änderung eines Magnetfeldes leicht erfaßt. Des weiteren und wie in Fig. 1 dargestellt ist es bevorzugt, daß das Resolverrad 80 und die Sensoranordnung 46 an einer zur hintersten Kolbenanordnung 50 des Motors 20 gehörenden Kurbelwange vorgesehen sind. Es hat sich herausgestellt, daß Torsionsschwingungen des Motors 20 zu weniger Sensorrauschen führen, wenn das Resolverrad 80 sich an dieser Stelle befindet, als wenn es an einem der sich weiter vorne befindenden Kurbelwangen 70b bis 70f oder 72b bis 72f befestigt ist.The circumferential teeth 83 , 93 of the resolver wheel 80 are preferably made of a ferritic material which easily detects a change in a magnetic field. Furthermore, and as shown in FIG. 1, it is preferred that the resolver wheel 80 and the sensor arrangement 46 are provided on a crank arm belonging to the rearmost piston arrangement 50 of the engine 20 . It has been found that torsional vibrations of the motor 20 lead to less sensor noise when the resolver wheel 80 is located at this point than when it is attached to one of the crank webs 70 b to 70 f or 72 b to 72 f which is located further in front.
Neben einer Zahn/Lückenanordnung können auch andere Arten von Anzeigern oder Markierungen verwendet werden, je nach dem ausgewählten Sensortyp. Beispielsweise werden im US Patent Nr. 4 155 340 in ein Referenzglied eingebettete, unterschied lich polarisierte Magnete als Anzeiger verwendet. Neben Halleffekteinrichtungen können auch andere Sensortypen, beispiels weise induktive und magneto-resistive, eingesetzt werden. Darüber hinaus kann es je nach Ausführungsform unnötig sein, die Kurbelwelle 60 vollständig mit einer Ringstruktur zu umge ben, um die gewünschte Genauigkeit zu erreichen. Auch kann es unnötig sein, eine Referenzlücke vorzusehen oder ein ringförmi ges Referenzglied zu benutzen.In addition to a tooth / gap arrangement, other types of indicators or markings can also be used, depending on the sensor type selected. For example, in US Pat. No. 4,155,340, differently polarized magnets embedded in a reference member are used as indicators. In addition to Hall effect devices, other types of sensors, such as inductive and magnetoresistive, can also be used. In addition, depending on the embodiment, it may be unnecessary to completely surround the crankshaft 60 with a ring structure in order to achieve the desired accuracy. It may also be unnecessary to provide a reference gap or to use an annular reference member.
Das beschriebene Erfassungssystem kann mit anderen Sensorsyste men zur Rotationserkennung kombiniert sein, beispielsweise mit einem System zur Erfassung der Nockenwellendrehung, um die gewünschte Motorsteuerung zu ermöglichen.The described detection system can be used with other sensor systems men for rotation detection can be combined, for example with a system for detecting the camshaft rotation to the to enable desired motor control.
Claims (20)
einem ersten gekrümmten Ringsegment (82), das eine erste Anzahl von Umfangszähnen (83) aufweist, die eine im wesentli chen gleiche Größe haben und voneinander durch einen im wesent lichen gleichbleibenden Abstandswinkel (A1) getrennt sind,
einem zweiten gekrümmten Ringsegment (92), das eine zweite Anzahl von Umfangszähnen (93) aufweist, die im wesentlichen die gleiche Größe der ersten Anzahl Umfangszähne (83) haben und die voneinander durch den Abstandswinkel (A1) getrennt sind, wobei
das erste Ringsegment (82) und das zweite Ringsegment (92) jeweils zumindest ein Befestigungsloch (86, 96) zur Aufnahme eines Befestigungselements zur Anbringung an der Kurbelwange (70a-70f, 72a-72f) aufweisen,
das erste Ringsegment (82) und das zweite Ringsegment (92) auf einem kreisförmigen Weg um die Kurbelwelle (60) aufeinan derfolgen, wenn das erste Ringsegment (82) und das zweite Ringsegment (92) an der Kurbelwange (70a-70f, 72a-72f) zur Drehung mit dieser angebracht sind,
eines der Ringsegmente (82, 92) eine Indexlücke (85) festlegt, die in Umfangsrichtung einen Indexwinkel (A2) über spannt, der größer als der Abstandswinkel (A1) ist, und
die erste und zweite Anzahl von Umfangszähnen (83, 93) jeweils ein Material aufweisen, das eine von der Sensoranord nung (46) erfaßbare Magnetfeldänderung hervorruft, wenn die Ringsegmente (82, 92) mit der Kurbelwange (70a-70f, 72a-72f) rotieren,
dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ringsegment (82) einen ersten Winkel von zumindest 275° und das zweite Ringsegment (92) einen zweiten Winkel überspannt, der nicht größer als 85° ist, und die Ringsegmente (82, 92) an einer relativ zur Rotationsachse (R) der Kurbelwelle (60) asymmetrischen Fläche (74a) der Kurbelwange (70a-70f, 72a-72f) anbringbar sind.1. Resolverrad ( 80 ) for attachment to a crank arm ( 70 a- 70 f, 72 a- 72 f) of a crankshaft ( 60 ) of an internal combustion engine to a rotating property of the crankshaft ( 60 ) with a sensor arrangement ( 46 ) on Magnetic field changes speaks to record with:
a first curved ring segment ( 82 ) which has a first number of circumferential teeth ( 83 ) which are of essentially the same size and are separated from one another by an essentially constant distance angle (A1),
a second curved ring segment ( 92 ) which has a second number of circumferential teeth ( 93 ) which are essentially the same size as the first number of circumferential teeth ( 83 ) and which are separated from one another by the spacing angle (A1), wherein
the first ring segment ( 82 ) and the second ring segment ( 92 ) each have at least one fastening hole ( 86 , 96 ) for receiving a fastening element for attachment to the crank arm ( 70 a- 70 f, 72 a- 72 f),
the first ring segment ( 82 ) and the second ring segment ( 92 ) follow one another in a circular path around the crankshaft ( 60 ) when the first ring segment ( 82 ) and the second ring segment ( 92 ) on the crank arm ( 70 a- 70 f. 72 a- 72 f) are attached for rotation with it,
one of the ring segments ( 82 , 92 ) defines an index gap ( 85 ) which spans an index angle (A2) in the circumferential direction which is greater than the distance angle (A1), and
the first and second number of circumferential teeth ( 83 , 93 ) each have a material which causes a magnetic field change which can be detected by the sensor arrangement ( 46 ) when the ring segments ( 82 , 92 ) with the crank arm ( 70 a- 70 f, 72 a - 72 f) rotate,
characterized in that the first ring segment ( 82 ) spans a first angle of at least 275 ° and the second ring segment ( 92 ) spans a second angle which is not greater than 85 °, and the ring segments ( 82 , 92 ) at one relative to the axis of rotation (R) of the crankshaft ( 60 ) asymmetrical surface ( 74 a) of the crank web ( 70 a- 70 f, 72 a- 72 f) can be attached.
einer sich im Betrieb drehenden Kurbelwelle (60) mit einer Reihe von Kurbelwangen (70a-70f, 72a-72f),
einem Referenzdrehglied (80), das an einer der Kurbelwan gen (70a-70f, 72a-72f) zur Drehung mit dieser befestigt ist, und
einer Sensoranordnung (46), die nahe der Kurbelwelle (60) angeordnet ist und auf eine Bewegung des Referenzdrehgliedes (80) anspricht, um ein Sensorsignal entsprechend einer Dreh eigenschaft der Kurbelwelle (60) bereitzustellen,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Referenzdrehglied (80) zumindest zwei voneinander trennbare Teile (82, 92) umfaßt,
eine der Kurbelwangen (70a-70f, 72a-72f) eine Fläche (74a) mit einer Umfangslinie (76) um die Rotationsachse (R) der Kurbelwelle (60) festlegt, wobei die Fläche (74a) relativ zur Rotationsachse (R) asymmetrisch ist, und
das Referenzdrehglied (80) an der Fläche (74a) befestigt ist und einen Abschnitt aufweist, der sich radial über die Umfangslinie (76) der Fläche (74a) hinaus erstreckt. 5. Internal combustion engine arrangement ( 10 ) with:
a crankshaft ( 60 ) rotating during operation with a row of crank webs ( 70 a- 70 f, 72 a- 72 f),
a reference rotary member (80), the gene on one of the Kurbelwan (70 a- 70 f, 72 a- 72 f) for rotation therewith is mounted, and
a sensor arrangement ( 46 ) which is arranged near the crankshaft ( 60 ) and which responds to a movement of the reference rotary element ( 80 ) in order to provide a sensor signal corresponding to a rotating property of the crankshaft ( 60 ),
characterized in that
the reference rotary member ( 80 ) comprises at least two parts ( 82 , 92 ) which can be separated from one another,
one of the crank webs ( 70 a - 70 f, 72 a - 72 f) defines a surface ( 74 a) with a circumferential line ( 76 ) around the axis of rotation (R) of the crankshaft ( 60 ), the surface ( 74 a) relative to Axis of rotation (R) is asymmetrical, and
the reference rotary member ( 80 ) is attached to the surface ( 74 a) and has a portion which extends radially beyond the circumferential line ( 76 ) of the surface ( 74 a).
einem Motor (20) mit einer Kurbelwelle (60), die mit mehreren Zylindern drehbar gekoppelt ist, sich im Betrieb des Motors (20) um eine Rotationsachse (R) dreht und eine Kurbel wange (70a-70f, 72a-72f) umfaßt,
einem Resolverrad (80), das an der Kurbelwange (70a-70f, 72a-72f) angebracht ist und gekrümmte Ringsegmente (82, 92) umfaßt, die mit der Kurbelwange (70a-70f, 72a-72f) durch mehre re Befestigungsglieder verbunden sind, wobei die Ringsegmente (82, 92) von der Kurbelwange (70a-70f, 72a-72f) entfernbar sind, während die Kurbelwelle (60) in den Motor (20) eingebaut ist, und das Resolverrad (80) eine Anzahl gleich großer Um fangszähne (83, 93) definiert, die längs einem die Rotations achse (R) umgebenden, kreisförmigen weg voneinander beabstandet sind,
einer Sensoranordnung (46), die nahe der Kurbelwelle (60) angeordnet ist und die Umfangszähne (83, 93) erfaßt, um ein Sensorsignal entsprechend einer Dreheigenschaft der Kurbelwelle (60) bereitzustellen,
einer Steuereinheit (40), die betrieblich mit dem Motor (20) gekoppelt ist und auf die Sensoranordnung (46) anspricht, um ein Steuersignal in Abhängigkeit des Sensorsignals zu erzeu gen, wobei der Motor (20) entsprechend dem Steuersignal betrie ben wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Ringsegmente (82, 92) getrennt sind,
die Kurbelwange (70a-70f, 72a-72f) eine asymmetrische Fläche (74a) umfaßt, die eine nicht kreisförmige Umfangslinie (76) um die Rotationsachse (R) aufweist, und
das Resolverrad (80) an der asymmetrischen Fläche (74a) angebracht ist und wenigstens ein Abschnitt des Resolverrades (80) sich über die nicht kreisförmige Umfangslinie (76) der asymmetrischen Fläche (74a) hinaus erstreckt.13. Control device, with:
an engine ( 20 ) with a crankshaft ( 60 ) which is rotatably coupled to a plurality of cylinders, rotates around an axis of rotation (R) during operation of the engine ( 20 ) and a crank cheek ( 70 a- 70 f, 72 a- 72 f) includes
a resolver wheel ( 80 ) which is attached to the crank arm ( 70 a- 70 f, 72 a- 72 f) and comprises curved ring segments ( 82 , 92 ) which are connected to the crank arm ( 70 a- 70 f, 72 a- 72 f) are connected by a plurality of fastening members, the ring segments ( 82 , 92 ) being removable from the crank web ( 70 a- 70 f, 72 a- 72 f) while the crank shaft ( 60 ) is installed in the engine ( 20 ) , and the resolver wheel ( 80 ) defines a number of equally large circumferential teeth ( 83 , 93 ) which are spaced apart along a circular path surrounding the axis of rotation (R),
a sensor arrangement ( 46 ) which is arranged near the crankshaft ( 60 ) and detects the peripheral teeth ( 83 , 93 ) in order to provide a sensor signal corresponding to a rotating property of the crankshaft ( 60 ),
a control unit ( 40 ), which is operatively coupled to the motor ( 20 ) and responds to the sensor arrangement ( 46 ) to generate a control signal as a function of the sensor signal, the motor ( 20 ) being operated in accordance with the control signal,
characterized in that
the ring segments ( 82 , 92 ) are separated,
the crank arm ( 70 a - 70 f, 72 a - 72 f) comprises an asymmetrical surface ( 74 a) which has a non-circular circumferential line ( 76 ) about the axis of rotation (R), and
the resolver wheel ( 80 ) is attached to the asymmetrical surface ( 74 a) and at least a portion of the resolver wheel ( 80 ) extends beyond the non-circular circumferential line ( 76 ) of the asymmetrical surface ( 74 a).
- - Anbringen eines Resolverrades (80) nach einem der Ansprü che 1 bis 4 an einer Kurbelwange (70a-70f, 72a-72f) der Kurbel welle (60), um die Kurbelwelle (60) zu umgeben, ohne die Kurbelwelle (60) zu demontieren, durch Befestigen des ersten gekrümmten Ringsegments (82) an einer asymmetrischen Fläche (74a) der Kurbelwange (70a-70f, 72a-72f) mit einem ersten Befestigungselement (88) und des zweiten gekrümmten Ringseg ments (92) an der asymmetrischen Fläche (74a) mit einem zweiten Befestigungselement (98), und
- - Sensieren einer Drehung des Resolverrades (80) nach dem Anbringen mit einer Halleffekteinrichtung (45).
- - attaching a tone wheel (80) according to one of Ansprü che 1 to 4 on a crank web (70 a- 70 f, 72 a- 72 f) of the crank shaft (60) to surround the crank shaft (60) without the crankshaft ( 60 ) to be dismantled by attaching the first curved ring segment ( 82 ) to an asymmetrical surface ( 74 a) of the crank web ( 70 a- 70 f, 72 a- 72 f) with a first fastening element ( 88 ) and the second curved ring segment elements ( 92 ) on the asymmetrical surface ( 74 a) with a second fastening element ( 98 ), and
- - Sensing a rotation of the resolver wheel ( 80 ) after attachment with a Hall effect device ( 45 ).
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| DE19822843A1 (en) * | 1998-05-22 | 1999-11-25 | Smart Electronic Dev Gmbh | Method to determine angular position or velocity of rotating shaft or axle, for use with IC engine |
| DE10139042A1 (en) * | 2001-08-08 | 2003-02-20 | Bayerische Motoren Werke Ag | Multi-part reference element for a shaft rotation angle measuring device |
| DE10304699A1 (en) * | 2003-02-06 | 2004-08-19 | Bayerische Motoren Werke Ag | Determining crankshaft angular position in lifting piston internal combustion engine involves also determining angular position of balance weight(s) connected to crankshaft so as to rotate with it |
| JP4563983B2 (en) * | 2006-11-09 | 2010-10-20 | 本田技研工業株式会社 | Engine rotation angle detection device |
| EP2194240A1 (en) * | 2008-12-05 | 2010-06-09 | Perkins Engines Company Limited | Camshaft speed sensor target |
| US9217751B2 (en) | 2010-02-02 | 2015-12-22 | Aktiebolaget Skf | Kinematic-state encoder with magnetic sensor and target object having a plurality of interlocking segments |
| CN104354322A (en) * | 2014-09-29 | 2015-02-18 | 扬州大祺自动化技术有限公司 | Electronic cam controller for mechanical pressing machine |
| SE540546C2 (en) * | 2014-10-23 | 2018-09-25 | Scania Cv Ab | Device for detecting speed of a rotatable element, method and vehicle |
| US11365676B2 (en) | 2017-03-30 | 2022-06-21 | Honda Motor Co., Ltd. | Internal combustion engine |
| JP6813411B2 (en) * | 2017-03-30 | 2021-01-13 | 本田技研工業株式会社 | Internal combustion engine |
| CN109357655B (en) * | 2018-09-07 | 2020-10-09 | 温州大学 | Method for detecting fit clearance of main transmission part of cold heading forming machine |
| CN113686236A (en) * | 2021-08-24 | 2021-11-23 | 潍柴动力股份有限公司 | Crankshaft angle and strain measuring device |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4002937A (en) * | 1975-07-03 | 1977-01-11 | Dickey-John Corporation | Magnetic sensing device |
| DE2604599A1 (en) * | 1976-02-06 | 1977-08-11 | Knorr Bremse Gmbh | Split rotor disc on vehicle shafts - has markings in circumferential directions scanned by wheel speed sensor |
| US4155340A (en) * | 1977-03-28 | 1979-05-22 | Gulf & Western Manufacturing Company | Solid state ignition system |
| US4365602A (en) * | 1979-12-21 | 1982-12-28 | Volkswagenwerk Aktiengesellschaft | Timing signal generator for ignition and fuel injection systems in a 4-stroke internal combustion engine |
| US4442822A (en) * | 1981-10-22 | 1984-04-17 | Kokusan Denki Co., Ltd. | Ignition position controlling apparatus for multicylinder internal combustion engine |
| US4760827A (en) * | 1985-11-25 | 1988-08-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Apparatus and method for the identification of angular pulses |
| DE3816114A1 (en) * | 1988-05-11 | 1989-11-23 | Porsche Ag | SENSOR DEVICE FOR MEASURING SPEED ON AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
| US4936277A (en) * | 1988-12-19 | 1990-06-26 | Motorola, Inc. | System for monitoring and/or controlling multiple cylinder engine performance |
| DE4309245A1 (en) * | 1993-03-23 | 1994-09-29 | Bayerische Motoren Werke Ag | Crankshaft, particularly for internal combustion engines |
| US5361630A (en) * | 1991-11-12 | 1994-11-08 | Chrysler Corporation | Ignition system sensor |
| US5460134A (en) * | 1991-12-18 | 1995-10-24 | Robert Bosch Gmbh | Transmitter arrangement for cylinder identification in an internal combustion engine having n cylinders |
| US5469823A (en) * | 1993-03-31 | 1995-11-28 | Robert Bosch Gmbh | Sensor arrangement for rapid cylinder detection in a multi-cylinder internal combustion engine |
| US5476082A (en) * | 1994-06-22 | 1995-12-19 | Tecumseh Products Company | Flywheel magnet fuel injection actuator |
| US5520043A (en) * | 1993-07-05 | 1996-05-28 | Robert Bosch Gmbh | Device for crankshaft-synchronous detection of a periodically changing variable |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9401835D0 (en) * | 1994-02-01 | 1994-03-30 | Rover Group | A method of detecting a marker in an engine position sensing system |
-
1997
- 1997-09-26 GB GB9720549A patent/GB2317705B/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-09-29 CN CNB971213518A patent/CN1174250C/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-09-29 BR BR9704911A patent/BR9704911A/en not_active IP Right Cessation
- 1997-09-30 DE DE19743247A patent/DE19743247C2/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-09-30 JP JP26562197A patent/JP3429439B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4002937A (en) * | 1975-07-03 | 1977-01-11 | Dickey-John Corporation | Magnetic sensing device |
| DE2604599A1 (en) * | 1976-02-06 | 1977-08-11 | Knorr Bremse Gmbh | Split rotor disc on vehicle shafts - has markings in circumferential directions scanned by wheel speed sensor |
| US4155340A (en) * | 1977-03-28 | 1979-05-22 | Gulf & Western Manufacturing Company | Solid state ignition system |
| US4365602A (en) * | 1979-12-21 | 1982-12-28 | Volkswagenwerk Aktiengesellschaft | Timing signal generator for ignition and fuel injection systems in a 4-stroke internal combustion engine |
| US4442822A (en) * | 1981-10-22 | 1984-04-17 | Kokusan Denki Co., Ltd. | Ignition position controlling apparatus for multicylinder internal combustion engine |
| US4760827A (en) * | 1985-11-25 | 1988-08-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Apparatus and method for the identification of angular pulses |
| DE3816114A1 (en) * | 1988-05-11 | 1989-11-23 | Porsche Ag | SENSOR DEVICE FOR MEASURING SPEED ON AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
| US4936277A (en) * | 1988-12-19 | 1990-06-26 | Motorola, Inc. | System for monitoring and/or controlling multiple cylinder engine performance |
| US5361630A (en) * | 1991-11-12 | 1994-11-08 | Chrysler Corporation | Ignition system sensor |
| US5460134A (en) * | 1991-12-18 | 1995-10-24 | Robert Bosch Gmbh | Transmitter arrangement for cylinder identification in an internal combustion engine having n cylinders |
| DE4309245A1 (en) * | 1993-03-23 | 1994-09-29 | Bayerische Motoren Werke Ag | Crankshaft, particularly for internal combustion engines |
| US5469823A (en) * | 1993-03-31 | 1995-11-28 | Robert Bosch Gmbh | Sensor arrangement for rapid cylinder detection in a multi-cylinder internal combustion engine |
| US5520043A (en) * | 1993-07-05 | 1996-05-28 | Robert Bosch Gmbh | Device for crankshaft-synchronous detection of a periodically changing variable |
| US5476082A (en) * | 1994-06-22 | 1995-12-19 | Tecumseh Products Company | Flywheel magnet fuel injection actuator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| GB9720549D0 (en) | 1997-11-26 |
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| BR9704911A (en) | 1998-12-22 |
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