EP0225528B1 - Anordnung zur Identifikation von Winkelimpulsen - Google Patents

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EP0225528B1
EP0225528B1 EP86116175A EP86116175A EP0225528B1 EP 0225528 B1 EP0225528 B1 EP 0225528B1 EP 86116175 A EP86116175 A EP 86116175A EP 86116175 A EP86116175 A EP 86116175A EP 0225528 B1 EP0225528 B1 EP 0225528B1
Authority
EP
European Patent Office
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code
angle
absolute
marks
elements
Prior art date
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Expired
Application number
EP86116175A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0225528A1 (de
Inventor
Hans Schreiber
Marek Molin
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Family has litigation
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Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to AT86116175T priority Critical patent/ATE38413T1/de
Publication of EP0225528A1 publication Critical patent/EP0225528A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0225528B1 publication Critical patent/EP0225528B1/de
Expired legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals
    • 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 an arrangement according to the preamble of claim 1.
  • angle pulse In order to assign the angle mark that caused this angle pulse to a single angle pulse, it is necessary to assign at least one of the angle pulses (absolute pulse) a defined position of the shaft with respect to a fixed point by means of an additional identity identifier.
  • a code element is arranged in front of each angle mark, the identity identifier of which is the number of code marks contained in it.
  • the code marks are also scanned by the pulse generator and generate a code pulse. Each angular pulse is therefore determined by the number of preceding code pulses.
  • the largest number of code marks per code element and thus the length of the largest code element is determined by the number of angle marks to be distinguished: It has been shown that it is not possible to distinguish enough angle marks on an encoder disk with a given small diameter and with the usual size of the teeth.
  • the invention is therefore based on the object of finding an arrangement according to the preamble of claim 1 in which, with a given size and number of code marks, significantly more angle marks than absolute marks can be identified.
  • a code section of two or more code elements - number of elements E - is assigned to each angle mark to be identified, the code angles of which are equal to the sector angles of those E sector elements that precede the absolute mark in the direction of rotation, whereby also the Code angles of the code elements are arranged in the same order as the sector angles of the E sector elements.
  • a required total number of marks M of absolute marks includes a basic set T of different code elements which is equal to the logarithm of the total number of marks M plus 1, the base of the logarithm being equal to the number of elements E belonging to each code section.
  • a more favorable use of the space on the encoder disk can be achieved according to a development of the invention with the same total number of brands M, if one starts from a total quantity A of basic sizes that is larger than the previously calculated basic quantity T. In this case, one can then to form the Select code sections from the total number of different possible combinations of code elements as short as possible combinations.
  • the scope for designing the distribution of the angle marks over the circumference of the encoder disk increases considerably. Furthermore, the size of the blind spot per code section decreases with the number of angle marks.
  • the individual code marks can be arranged as desired in the code elements.
  • all code marks - code mark number Z - form a code track in which the code marks include the same basic angle a between them.
  • the individual sector angles of the sector elements and the total angles of the code sections are also so large that they can be divided without remainder by this basic angle.
  • the main track with the angular and absolute marks and the code track with the code marks and the associated sensors can be arranged such that the angular pulses separating the code pulses of adjacent code elements lie between two code pulses. In a particularly simple embodiment of the invention, however, the arrangement is selected such that each angular pulse overlaps with a code pulse.
  • the code track can preferably lie on a separate code disk which is coupled to the encoder disk turns synchronously with the encoder disc.
  • the code track can also be arranged on the encoder disc itself next to the main track.
  • a code sensor for the code track with the sensor for the main track can also be accommodated in the same housing.
  • the sensors can work in a known manner optically, magnetically or inductively in connection with corresponding brands. Teeth on the circumference of a metallic disc, which are scanned with an inductive sensor, have proven particularly useful as code and / or angle marks.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention results in connection with the Hartig pulse generator known from US Pat. No. 4,121,112:
  • Those teeth that are supposed to serve as an absolute brand - brand teeth - have much lower eddy current losses.
  • they have a slot transverse to the direction of rotation, which is filled with a material of higher permeability.
  • the associated sensor evaluate the ratio of the magnetic conductivity (permeability ⁇ ) to the electrical conductivity of each individual tooth. This ratio is significantly different for slotted and unslit teeth.
  • the sensor delivers one pulse per tooth, but the angular pulse caused by a slotted tooth has a significantly larger amplitude; this function is independent of the speed.
  • such an encoder disk is preferably arranged on the camshaft rotating at half the speed of the crankshaft.
  • the code pulses can be used to determine the respective speed.
  • the main track with the angle marks and absolute marks can also be arranged on an encoder disk connected to the camshaft and the code track with the code marks can be arranged on a code disk connected to the crankshaft.
  • Fig. 1, 1 denotes a sensor arrangement with a circular sensor disk 11 made of ordinary iron, which is rotatable about an axis 10 and which is coupled to the camshaft of an internal combustion engine.
  • 54 teeth 12/13 are arranged equidistantly on the circumference of the encoder disk 11, of which individual teeth 12 have transverse slots 120 which are filled with a material of higher magnetic conductivity: these teeth also have the function of an absolute mark 121 and are referred to as mark teeth 12.
  • the distance between adjacent teeth - from center to center - is determined by a basic angle ⁇ , which is 6 ° 40 'for 54 teeth.
  • Each sector angle ⁇ , code angle and total angle y is divisible by the basic angle a without a remainder.
  • the distribution of the code sections over the circumference of the encoder disk 11 depends on the respective application and is explained schematically with reference to FIG. 2 for a six-cylinder engine: the numbers of all 54 teeth are listed there in the second line.
  • a 1 denotes a tooth with an absolute mark 121 - marker tooth 12 - and a 0 denotes a simple tooth code tooth 13 serving as a code mark.
  • P Absolute pulse
  • the encoder disk 11 is assigned a pulse generator 14, which contains a sensor 141 and a discriminator 142.
  • the sensor 141 scans the teeth of the encoder disk 11 and evaluates the different ratio of electrical to magnetic conductivity of the teeth 12, 13, as is described in more detail in US Pat. No. 4,121,112.
  • the sensor delivers Sensor signal S - cf. the pulse diagram in Fig. 4 - in the form of a pulse per tooth, however, the angular pulse caused by a marker tooth 12 has a significantly larger amplitude than the code pulses caused by code teeth 13.
  • the discriminator 142 distinguishes these amplitudes and supplies as encoder signal H a code pulse C at a first output per code tooth and an angular pulse W at a second output per marker tooth.
  • the encoder signal H is fed to a decoder 2, which consists of an element decoder 21 and a section decoder 22 and which supplies the absolute pulses at different decoder outputs P1 to P15 assigned to the individual absolute marks.
  • the axis 10 In the worst case, the axis 10 must rotate through a blind spot of 93 ° and 20 '( ⁇ 14a) before the first absolute pulse is present. With this, a clear assignment of the first injection and / or ignition pulse to the correct cylinder of the internal combustion engine is then possible. Above all, sequential injection can be carried out - without injection into the exhaust stroke of a cylinder.
  • FIG. 3 An embodiment of the decoder 2 with easily integrable components is shown in detail in FIG. 3, the discriminator 142 of the pulse generator 14 of FIG. 1 being shown again to facilitate the overview.
  • the element decoder 21 which essentially consists of a decoding counter 210 with five data outputs (corresponding to the maximum number of code teeth per code element).
  • the counter is switched on by the negative edges of a counting signal C210 supplied via input C and supplies an element signal at the data outputs that represents the number of code marks per code element and that consists of an H signal at one of the data outputs and the rest of L signals consists.
  • the counter receives an erase signal R210 via the input R.
  • the code pulses C and the angle pulses W are processed with the aid of two RS flip-flops 211, 212, the set and reset inputs of which are each connected upstream of an AND gate.
  • Each flip-flop is implemented in a known manner with the help of two NOR gates.
  • each code section consists of two code elements
  • the section decoder 22 has as many latch elements 221, 222, which are connected in series and connected to the counter 210 of the element decoder 21: With the positive edge of a clock signal Q211 present at a clock input L, this is done element signal applied to the data inputs and passed on to the outputs by the negative edge of the clock signal.
  • the outputs of the two latch elements are connected to one another in a matrix-like manner via AND gates G1 to G15, in such a way that at the end of each clock signal another AND gate supplies an absolute pulse which is thus uniquely assigned to an absolute mark 121.
  • the inputs and outputs of the flip-flops 211, 212 of the element decoder 21 are directly linked to one another and via the OR-elements 214, 215 and a NOR-element 216 to the counter 210 in the manner shown.
  • the purpose of this combination is essentially to generate the clock signal Q211 with the occurrence of each angular pulse W and then an erase signal R210 for the counter 210.
  • This signal remains until the flip-flop 213 is reset by the first angular pulse W, so that the code pulses fed to the counter 210 via the OR gate 214 are not taken into account.
  • the counter 210 therefore only counts the negative edges of the code pulses C after the first angle pulse W.
  • the clock signal C1211 is then set, by means of which each latch element 221, 222 receives the respective element signal at its input takes over.
  • the counter 210 With the end of the angular pulse W at the time t2, the counter 210 is reset by the erase signal R210 which the NOR gate 216 supplies when neither the angular pulse W nor the signal C1210 is present.
  • the latch element 221 therefore always indicates at its output the number of code pulses of the first code element and the latch element 222 the number of code pulses of the second code element of each code section.
  • the combination of these two numbers changes after each code element and is therefore an identity identifier for each code section and the absolute mark assigned to it; it is therefore evaluated via AND gates G1 to G15 to generate 15 different absolute pulses.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Eine solche Anordnung ist aus der US-Patentschrift 4 284 052 bekannt. Dort ist ein elektronisches Steuergerät beschrieben, das - insbesondere in Verbindung mit einem Mikroprozessor - den Beginn der Kraftstoffeinspritzung und/oder der Zündung bestimmt. Dieses Steuergerät braucht als Grundlage der Berechnung eine Information über den aktuellen Stand der mit den einzelnen Zylindern gekuppelten Kurbelwelle. Diese ist daher mit einer Geberanordnung in Form einer Geberscheibe gekuppelt, die auf ihrem Umfang Winkelmarken aufweist, die von einem lmpulsgeber abgetastet werden, der je Winkelmarke einen Winkelimpuls liefert.
  • Um nun einem einzelnen Winkelimpuls die Winkelmarke zuzuordnen, die diesen Winkelimpuls hervorgerufen hat, ist es notwendig, mindestens einem der Winkelimpulse (Absolutimpuls) durch eine zusätzliche Identitätskennung eine definierte Position der Welle gegenüber einem Festpunkt zuzuordnen. In dem bekannten Fall ist dazu vor jeder Winkelmarke ein Codeelement angeordnet, dessen Identitätskennung die Zahl der in ihm enthaltenen Codemarken ist. Die Codemarken werden ebenfalls vom Impulsgeber abgetastet und erzeugen einen Codeimpuls. Jeder Winkelimpuls ist also durch die Zahl der vorausgehenden Codeimpulse bestimmt.
  • Die größte Zahl der Codemarken je Codeelement und damit die Länge des größten Codeelementes ist durch die Zahl der zu unterscheidenden Winkelmarken bestimmt: Es hat sich gezeigt, daß sich auf einer Geberscheibe mit gegebenem kleinen Durchmesser und mit üblicher Größe der Zähne nicht genügend Winkelmarken unterscheiden lassen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 zu finden, bei der mit einer gegebenen Größe und Zahl von Codemarken wesentlich mehr Winkelmarken als Absolutmarken zu identifizieren sind.
  • Bei der erfindungsgemäßen, in Anspruch 1 gekennzeichneten Lösung dieser Aufgabe, wird jeder zu identifizierenden Winkelmarke ein Codeabschnitt aus zwei oder mehr Codeelementen - Elementezahl E - zugeordnet, deren Codewinkel gleich sind den Sektorwinkeln derjenigen E Sektorelemente, die der Absolutmarke in Drehrichtung vorangehen, wobei auch die Codewinkel der Codeelemente in derselben Reihenfolge angeordnet sind, wie die Sektorwinkel der E Sektorelemente. Damit ist es möglich, mit Hilfe der Winkel- und Absolutimpulse die Zahl der Codeimpulse aus den einzelnen Codeelementen zu unterscheiden. Mit einer Grundmenge T von verschiedenen Codeelementen lassen sich dann TE (E Elementezahl) minus 1 Absolutmarken unterscheiden. Umgekehrt gehört zu einer geforderten Markengesamtzahl M von Absolutmarken eine Grundmenge T von unterschiedlichen Codeelementen, die gleich ist dem Logarithmus der Markengesamtzahl M plus 1, wobei die Basis des Logarithmus gleich ist der zu jedem Codeabschnitt gehörenden Elementezahl E.
  • Wählt man beispielsweise zwei Codeelemente (E gleich 2) je Codeabschnitt, dann benötigt man für eine Markengesamtzahl M = 5 eine Grundmenge T von vier unterschiedlichen Codeelementen. Hierbei kann es sich um Codeelemente mit 0, 1, 2, 3 oder mit 1, 2, 3, 4 etc. Codemarken handeln.
  • In diesen Fällen müssen jedoch alle Permutationen der vier unterschiedlichen Codeelemente ausgenutzt werden, also auch die Kombination der zwei längsten Codeelemente. Geht man im einfachsten Fall davon aus, daß alle Codemarken zwischen sich denselben Grundwinkel a einschließen - äquidistante Anordnung - dann ergibt sich daher als Gesamtlänge des größten Codeabschnittes gleich 2 x 5 a.
  • Eine günstigere Ausnutzung des Raumes auf der Geberscheibe läßt sich gemäß einer Weiterbildung der Erfindung bei gleicher Markengesamtzahl M erreichen, wenn man von einer Gesamtmenge A von Grundgrößen ausgeht, die größer ist als die zuvor berechnete Grundmenge T. In diesem Fall kann man dann zur Bildung der Codeabschnitte aus der Gesamtzahl von unterschiedlichen Kombinationsmöglichkeiten von Codeelementen möglichst kurze Kombinationen auswählen. Außerdem steigt auf diese Weise der Gestaltungsspielraum für die Verteilung der Winkelmarken über den Umfang der Geberscheibe erheblich. Ferner sinkt mit der Zahl der Winkelmarken die Größe des Todwinkels je Codeabschnitt.
  • Grundsätzlich können die einzelnen Codemarken in den Codeelementen beliebig angeordnet sein. Vorzugsweise bilden jedoch alle Codemarken - Codemarkenzahl Z - eine Codespur, in der die Codemarken zwischen sich denselben Grundwinkel a einschließen. In diesem Fall sind dann auch die einzelnen Sektorwinkel der Sektorelemente und die Gesamtwinkel der Codeabschnitte so groß, daß sie durch diesen Grundwinkel ohne Rest teilbar sind.
  • Die Hauptspur mit den Winkel- und Absolutmarken und die Codespur mit den Codemarken sowie die zugeordneten Sensoren können so angeordnet sein, daß die die Codeimpulse benachbarter Codeelemente trennenden Winkelimpulse zwischen zwei Codeimpulsen liegen. Bei einer besonders einfachen Ausführungsform der Erfindung ist die Anordnung jedoch so gewählt, daß sich jeder Winkelimpuls mit einem Codeimpuls überdeckt.
  • Die Codespur kann wie beim Stand der Technik auf einer getrennten Codescheibe liegen, die mit der Geberscheibe gekuppelt ist, vorzugsweise sich synchron mit der Geberscheibe dreht. Die Codespur kann jedoch auch auf der Geberscheibe selbst neben der Hauptspur angeordnet sein. Entsprechend kann auch ein Codesensor für die Codespur mit dem Sensor für die Hauptspur in demselben Gehäuse untergebracht sein.
  • Die Sensoren können in bekannter Weise optisch, magnetisch oder induktiv in Verbindung mit entsprechenden Marken zusammenarbeiten. Als Code- und/oder Winkelmarken haben sich besonders Zähne am Umfang einer metallischen Scheibe bewährt, die mit einem induktiv arbeitenden Sensor abgetastet werden.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich in Verbindung mit dem aus der US-PS-4 121 112 bekannten Hartig-Impulsgeber: Dieser arbeitet mit einer Geberscheibe, die an ihrem Umfang Z äquidistant angeordnete Zähne aus gewöhnlichem Eisen mit relativ hohen Wirbelstromverlusten aufweist. Diejenigen Zähne, die als Absolutmarke dienen sollen - Markenzähne -, haben wesentlich niedrigere Wirbelstromverluste. Insbesondere weisen sie einen Schlitz quer zur Drehrichtung auf, der mit einem Material höherer Permeabilität ausgefüllt ist. Der zugehörige Sensor werten das Verhältnis dem magnetischen Leitfähigkeit (Permeabilität µ) zu der elektrischen Leitfähigkeit jedes einzelnen Zahnes aus. Dieses Verhältnis ist bei geschlitzten und ungeschlitzten Zähnen signifikant unterschiedlich. Im Ergebnis liefert der Sensor je Zahn einen Impuls, wobei jedoch der von einem geschlitzten Zahn verursachte Winkelimpuls eine signifikant größere Amplitude hat; diese Funktion ist unabhängig von der Drehzahl.
  • Bei einem Viertaktmotor ist eine solche Geberscheibe vorzugsweise auf der mit halber Drehzahl der Kurbelwelle umlaufenden Nockenwelle angeordnet. Es ist jedoch auch in dem Fall möglich, die Geberscheibe direkt mit der Kurbelwelle zu verbinden und zusätzlich einen Zusatzsignalgeber auf der Nockenwelle zu verwenden. Letzterer braucht lediglich jeweils während einer ersten Umdrehung ein H-Signal und während der folgenden ein L-Signal zu liefern. Mit diesen Signalen ist dann eine eindeutige Verteilung der Impulse der Geberscheibe auf die einzelnen Zylinder möglich. Zusätzlich können die Codeimpulse zur Ermittlung der jeweiligen Drehzahl verwendet werden.
  • Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung kann die Hauptspur mit den Winkelmarken und Absolutmarken auch auf einer mit der Nockenwelle verbundenen Geberscheibe und die Codespur mit den Codemarken auf einer mit der Kurbelwelle verbundenen Codescheibe angeordnet sein.
  • Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, wobei
    • Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau des Signalgebers,
    • Fig. 2 die Verteilung der Winkel- und Codemarken auf die Zähne,
    • Fig. 3 ein detailliertes Ausführungsbeispiel für den Decoder und
    • Fig. 4 ein zugehöriges Impulsdiagramm zeigen.
  • In Fig. 1 ist mit 1 eine Geberanordnung mit einer kreisrunden Geberscheibe 11 aus gewöhnlichem Eisen bezeichnet, die um eine Achse 10 drehbar und die mit der Nockenwelle eines Verbrennungsmotors gekuppelt ist. Am Umfang der Geberscheibe 11 sind 54 Zähne 12/13 äquidistant angeordnet, von denen einzelne Zähne 12 Querschlitze 120 haben, die mit einem Material höherer magnetischer Leitfähigkeit gefüllt sind: Diese Zähne haben zusätzlich die Funktion einer Absolutmarke 121 und werden als Markenzähne 12 bezeichnet. Der Abstand zwischen benachbarten Zähnen - von Mitte zu Mitte - ist durch einen Grundwinkel a bestimmt, der bei 54 Zähnen 6° 40' beträgt.
  • Je zwei aufeinanderfolgende Absolutmarken 121 begrenzen ein Sektorelement 122, 123 mit dem Sektorwinkel ß1 bzw. β2. Jedes Sektorelement deckt sich hier mit einem Codeelement gleicher Größe (Codewinkel = Sektorwinkel). Zwei aufeinanderfolgende Codeelemente (Elementezahl E - 2) bilden jeweils einen Codeabschnitt mit einem Gesamtwinkel y1 bzw. y2: Zu jeder Absolutmarke 121 gehört also ein Codeabschnitt mit den beiden vorangehenden Absolutmarken und Codeelementen. Jeder Sektorwinkel β, Codewinkel und Gesamtwinkel y ist durch den Grundwinkel a ohne Rest teilbar.
  • Die Verteilung der Codeabschnitte über den Umfang der Geberscheibe 11 richtet sich nach dem jeweiligen Anwendungsfall und wird anhand der Fig 2 für einen Sechszylindermotor schematisch erläutert: Dort sind in der zweiten Zeile die Nummern aller 54 Zähne aufgeführt. In der dritten Zeile unter jeder Zahnnummer bezeichnet eine 1 einen Zahn mit einer Absolutmarke 121 - Markenzahn 12 - und eine 0 einen einfachen, als Codemarke dienenden Zahn - Codezahn 13. In der mit P markierten ersten Zeile ist über den Markenzähnen 12 die Nummer des zugeordneten Absolutimpulses (P1 bis P15) angegeben.
  • In der vierten und fünften Zeile von Fig 2 sind vier Codeabschnitte mit je zwei aufeinanderfolgenden Codeelementen mit zugehörigem Gesamtwinkel y1 bis y4 angegeben. Es ist eine Gesamtmenge A von fünf verschiedenen Codeelementen zu 1, 2, 3,4 oder 5 Codezähnen (0; 00; 000; 0000; 00000) vorgesehen.
  • Der Geberscheibe 11 ist ein Impulsgeber 14 zugeordnet, der einen Sensor 141 und einen Diskriminator 142 enthält. Der Sensor 141 tastet die Zähne der Geberscheibe 11 ab und wertet dabei das unterschiedliche Verhältnis von elektrischer zu magnetischer Leitfähigkeit der Zähne 12, 13 aus, wie dies in der US-PS-4 121 112 näher beschrieben ist. Der Sensor liefert ein Sensorsignal S - vgl. das Impulsdiagramm in Fig. 4 - in Form eines Impulses je Zahn, wobei jedoch der von einem Markenzahn 12 hervorgerufene Winkelimpuls eine signifikant größere Amplitude hat als die von Codezähnen 13 hervorgerufenen Codeimpulse. Der Diskriminator 142 unterscheidet diese Amplituden und liefert als Gebersignal H an einem ersten Ausgang je Codezahn einen Codeimpuls C und an einem zweiten Ausgang je Markenzahn einen Winkelimpuls W.
  • Das Gebersignal H wird einem Decoder 2 zugeführt, der aus einem Elementdecoder 21 und einem Abschnittsdecoder 22 besteht und der die Absolutimpulse an unterschiedlichen, den einzelnen Absolutmarken zugeordneten Decoderausgängen P1 bis P15 liefert.
  • Die grundsätzliche Funktion wird anhand des ungünstigsten Falles erläutert: Dieser ist gegeben, wenn bei Beginn der Drehbewegung der Geberscheibe 11 die Lücke zwischen dem Markenzahn mit der Nummer 12 in Fig. 2 und dem folgenden Codezahn mit der Nummer 13, also der Beginn des längsten Codeelementes (6a) unter dem Sensor 141 steht. Sobald Zahn Nummer 18 mit der folgenden Absolutmarke am Sensor 141 vorbeiläuft, startet der dadurch ausgelöste Winkelimpuls einen Zähler in dem Decoder 2 und ermittelt die Zahl der Codeimpulse zwischen dieser Absolutmarke und der folgenden, die dem Zahn 21 zugeordnet ist. Durch den folgenden Winkelimpuls wird dieser Wert (2 ― 3a) abgespeichert. Beim weiteren Drehen der Geberscheibe werden die folgenden Codeimpulse von den Codezähnen 22 bis 25 gezählt und der Wert (4 = 5a) durch den Winkelimpuls vom Zahn 26 ebenfalls abgespeichert. Aus diesen beiden Speicherwerten bildet dann der Decoder einen Absolutimpuls an einem allein dem Markenzahn 26 zugeordneten Decoderausgang P. Damit muß sich also in diesem ungünstigsten Fall die Achse 10 um einen Totwinkel von 93° und 20' (∞ 14a) drehen, bevor der erste Absolutimpuls vorliegt. Mit diesem ist dann eine eindeutige Zuordnung des ersten Einspritz- und/oder Zündimpulses zu dem richtigen Zylinder des Verbrennungsmotors möglich. Vor allem laßt sich eine sequentielle Einspritzung - ohne Einspritzung in den Auspufftakt eines Zylinders - realisieren.
  • Ein Ausführungsbeispiel des Decoders 2 mit leicht integrierbaren Bausteinen ist im Detail in Fig. 3 gezeigt, wobei der Diskriminator 142 des Impulsgebers 14 von Fig. 1 zur Erleichterung der Übersicht nochmals dargestellt ist. An diesen schließt sich der Elementdecoder 21 an, der im wesentlichen aus einem decodierenden Zähler 210 mit fünf Datenausgängen (entsprechend der maximalen Zahl von Codezähnen je Codeelement) besteht. Der Zähler wird durch die negativen Flanken eines über den Eingang C zugeführten Zählsignales C210 weitergeschaltet und liefert an den Datenausgängen ein Elementsignal, das die Zahl der Codemarken je Codeelement darstellt und das aus einem H-Signal an einem der Datenausgänge und im übrigen aus L-Signalen besteht. Ein Löschsignal R210 erhält der Zähler über den Eingang R. Zur Bildung des Zählsignales C210 werden die Codeimpulse C und die Winkelimpulse W mit Hilfe von zwei RS-Kippgliedern 211, 212 aufbereitet, deren Setz- und Rücksetzeingang jeweils ein UND-Glied vorgeschaltet ist. Jedes Kippglied ist in bekannter Weise mit Hilfe von zwei NOR-Gliedern realisiert.
  • Da im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeder Codeabschnitt aus zwei Codeelementen besteht, hat der Abschnittsdecoder 22 ebensoviele Latchelemente 221, 222, die hintereinander geschaltet und an den Zähler 210 des Elementdecoders 21 angeschlossen sind: Mit der positiven Flanke eines an einem Takteingang L anliegenden Taktsignales Q211 wird das an den Dateneingängen anliegende Elementsignal eingespeichert und durch die negative Flanke des Taktsignales auf die Ausgänge weitergegeben.
  • Die Ausgänge der beiden Latchelemente sind über UND-Glieder G1 bis G15 matrixartig miteinander verbunden, derart, daß am Ende jedes Taktsignales ein anderes UND-Glied einen Absolutimpuls liefert, der damit einer Absolutmarke 121 eindeutig zugeordnet ist.
  • Die Ein- und Ausgänge der Kippglieder 211, 212 des Elementdecoders 21 sind untereinander direkt und über ODER-Glieder 214, 215 und ein NOR-Glied 216 mit dem Zähler 210 in der dargestellten Weise verknüpft. Der Zweck dieser Verknüpfung besteht im wesentlichen darin, mit dem Auftreten jedes Winkelimpulses W das Taktsignal Q211 und danach ein Löschsignal R210 für den Zähler 210 zu erzeugen.
  • Beim Anlauf muß ferner dafür gesorgt sein, daß nur vollständige Codeelemente ausgewertet werden: Hierzu dient das RS-Kippglied 213, das an seinem Ausgang 0 mit dem Anlegen der Betriebsspannung UB das Löschsignal R210 liefert, das über das ODER-Glied 215 an dem Rücksetzeingang R des Zählers 210 liegt. Dieses Signal bleibt bis zum Rücksetzen des Kippgliedes 213 durch den ersten Winkelimpuls W bestehen, so daß die bis dahin über das ODER-Glied 214 dem Zähler 210 zugeführten Codeimpulse nicht berücksichtigt werden. Der Zähler 210 zählt daher erst die negativen Flanken der Codeimpulse C nach dem ersten Winkelimpuls W. Mit dem darauffolgenden Winkelimpuls - Zeitpunkt t1 in Fig. 4 - wird dann das Taktsignal C1211 gesetzt, durch das jedes Latchelement 221, 222 das jeweilige Elementsignal an seinem Eingang übernimmt.
  • Mit dem Ende des Winkelimpulses W im Zeitpunkt t2 wird der Zähler 210 durch das Löschsignal R210 zurückgesetzt, das das NOR-Glied 216 liefert, wenn weder der Winkelimpuls W noch das Signal C1210 vorhanden ist.
  • Die negative Flanke des mit dem Winkelimpuls W zusammenfallenden Codeimpulses C darf bei diesem Ausführungsbeispiel nicht mitgezählt werden: Das wird dadurch erreicht, daß das Taktsignal 0211 - über ODER-Glied 214 am Zähleingang C - erst mit der positiven Flanke des folgenden Codeimpulses C - Zeitpunkt t4 - gelöscht wird.
  • Dieser Zustand der Kippglieder bleibt dann bis t5, dem Zeitpunkt des nächsten Winkelimpulses W, bestehen. In der Zwischenzeit ist der Zähler 210 freigegeben und zählt die negativen Flanken - zwei - des Zählsignals C210. Im Zeitpunkt t5 hat dann (nur) derjenige Ausgang des Zählers H-Signal, dessen Nummer mit der Zahl der Codeimpulse im vorangehenden Codeelement übereinstimmt. Mit der Vorderflanke des Winkelimpulses wird wieder ein Taktsignal Q211 erzeugt und dadurch der Zählerstand des Zählers 210 vom ersten Latchelementes 221 und der Zählerstand am Ausgang des ersten Latchelementes 221 von dem zweiten Latchelement 222 übernommen. Mit der Rückflanke des Winkelimpulses wird danach der Zähler 210 wieder gelöscht und erfaßt die Zahl der Codeimpulse des folgenden Codeelementes.
  • Das Latchelement 221 gibt also an seinem Ausgang immer die Anzahl der Codeimpulse des ersten Codeelementes und das Latchelement 222 die Zahl der Codeimpulse des zweiten Codeelementes jedes Codeabschnittes an. Die Kombination dieser beiden Zahlen ändert sich nach jedem Codeelement und ist daher eine Identitätskennung für jeden Codeabschnitt und die ihm zugeordnete Absolutmarke; sie wird daher über UND-Glieder G1 bis G15 zur Erzeugung von 15 verschiedenen Absolutimpulsen ausgewertet.
    • Begriffsliste
    • 1 Geberanordnung
    • 10 Achse
    • 11 Geberscheibe
    • 12 Markenzahn
    • 120 Querschlitz
    • 121 Absolutmarke
    • 122,123 Sektorelement
    • 13 Codezahn/Codemarke
    • 14 Impulsgeber
    • 141 Sensor
    • 142 Diskriminator
    • 2 Decoder
    • 21 Elementdecoder
    • 210 Zähler
    • 211 RS-Kippglied
    • 212 RS-Kippglied
    • 213 RS-Kippglied
    • 214 ODER-Glied
    • 215 ODER-Glied
    • 216 NCR-Glied
    • 22 Abschnittdecoder
    • 221 Latchelement
    • 222 Latchelement
    • G1-G15 UND-Glied Absolutimpuls Absolutmarke Codeabschnitt Codeelement
    • C Codeimpuls
    • Z Codemarkenzahl Codesensor Codespur Codewinkel Dateneingang
    • P Decoderausgang
    • E Elementezahl Elementsignal
    • H Gebersignal
    • A Gesamtmenge
    • y Gesamtwinkel
    • T Grundmenge
    • a Grundwinkel Hauptsensor Hauptspur Identitätskennung
    • R210 Löschsignal
    • M Markengesamtzahl
    • β Sektorwinkel
    • S Sensorsignal
    • L Takteingang
    • Q211 Taktsignal
    • W Winkelimpuls
    • C210 Zählsignal

Claims (5)

1. Anordnung zur Identifizierung von Winkelimpulsen
mit einer Geberanordnung (1), die eine Geberscheibe (11) und mindestens ein Codeelement aufweist,
- wobei die Geberscheibe (11)
- um eine Achse (10) drehbar ist und mit der Welle eines Verbrennungsmotors gekuppelt ist.
- eine Markengesamtzahl (M) von Winkelmarken (121) trägt, die auf einem Kreis um die Achse (10) verteilt sind, eine Hauptspur bilden und zwischen sich Sektorelemente (122,123) mit jeweils einem Sektorwinkel (ß) einschließen,
- wobei jedes Codeelement,
- in einer kreisförmigen Codespur um eine Achse angeordnet ist, die mit der Achse (10) der Geberscheibe (11) gekuppelt ist,
- einer zu identifizierenden Winkelmarke (121). Absolutmarke genannt, starr zugeordnet ist,
- sich maximal über einen Codewinkel erstreckt, der gleich ist dem Sektorwinkel (ß) des dieser Absolutmarke (121) in Drehrichtung vorangehenden Sektorelementes,
- eine digitale Identitätskennung in Form keiner, oder mindestens einer Codemarke (13) enthält,
mit einem Impulsgeber (14),
- der gegenüber der Geberanordnung (1) fest angeordnet ist und diese abtastet,
- der ein Gebersignal (H) mit einem
Winkelimpuls (W) je Winkelmarke (121) und einem Codeimpuls (C) je Codemarke (13) liefert,
und mit einem Decoder (2), der einen Zähler (210) für die Codeimpulse (C) zwischen je zwei Winkelimpulsen (W) enthält, und der am Ende jedes Codeelements einen Absolutimpuls liefert, der die Absolutmarke (121) am Ende des Codeelementes identifiziert,
dadurch gekennzeichnet,
daß alle Winkelmarken Absolutmarken (121) sind, denen jeweils ein eigener Codeabschnitt zugeordnet ist, der aus jeweils E Codeelementen - Elementezahl E größer 1 - mit unterschiedlichen Kombinationen von Identitätskennungen besteht und
daß die Codewinkel der Codeelemente jedes Codeabschnittes nach Größe und Reihenfolge übereinstimmen mit der Größe und Reihenfolge der Sektorwinkel derjenigen E Sektorelemente, die der Absolutmarke (121) in Drehrichtung vorangehen.
2. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Gesamtmenge (A) von unterschiedlichen Codeelementen vorgesehen ist, die gleich oder größer ist als eine Grundmenge (T), die bestimmt ist durch den Logarithmus der Markengesamtzahl M von Absolutmarken plus 1 zu einer Basis, die gleich ist der Elementezahl (E) der zu jedem Codeabschnitt gehörenden Codeelemente.
3. Anordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Impulsgeber
einen eigenen Codesensor für die Codemarken der Codespur und
einen Hauptsensor für die Winkelmarken auf der Hauptspur hat.
4. Anordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Geberscheibe (11) der Geberanordnung (1) auf ihrem Umfang als Codemarken äquidistant voneinander angeordnete gleich breite Zähne (12; 13) aus ferromagnetischem Material hat,
daß einzelne dieser Zähne - Markenzähne (12) - als Absolutmarken (121) dienen und dazu niedrigere Wirbelstromverluste als die übrigen Zähne haben und
daß der Signalgeber (14)
- einen einzigen Sensor (141) enthält, der das Verhältnis von magnetischer zu elektrischer Leitfähigkeit jedes Zahnes (12; 13) auswertet und als Sensorsignal (S) je Zahn einen Impuls liefert, wobei die von Markenzähnen (12) hervorgerufenen Impulse eine signifikant größere Amplitude haben, als die von den anderen Zähnen (12) ausgelösten Impulse,
- einen Diskriminator (142) enthält, der das Sensorsignal (S) in Winkelimpulse (W) und Codeimpulse (Z) trennt.
5. Anordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Decoder (2) einen Elementdecoder (21) und einen Abschnittsdecoder (22) enthält,
daß der Elementdecoder (21) einen Zähler (210) für die Codeimpulse (C) zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Winkelimpulsen (W) hat,
daß der Abschnittsdecoder (22) Latchelemente (221, 222) enthält, deren Anzahl gleich der Elementezahl (E) der Codeabschnitte ist,
daß der Zähler (210) des Elementdecoders (21) und die Latchelemente (221, 222) des Abschnittdecoders derart hintereinander geschaltet sind, daß jeder Winkelimpuls (W) die Weitergabe
- des Zählerstandes des Zählers (210) des Elementdecoders (21) an das erste Latchelement (221) und
- des Zählerstandes jedes Latchelementes (221) des Abschnittsdecoders (32) an das jeweils folgende Latchelement (222) auslöst, und
daß die Ausgänge aller Latchelemente (221, 222) nach Art einer Matrix über UND-Glieder (G1 bis G15) zur Erzeugung eines jeder Absolutmarke (121) zugeordneten Absolutimpulses verknüpft sind.
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