DE102004053156A1 - Method for determining the absolute crankshaft angle position of an internal combustion engine - Google Patents

Method for determining the absolute crankshaft angle position of an internal combustion engine Download PDF

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Bestimmung der absoluten Kurbelwellenwinkelposition einer Brennkraftmaschine mit einer Geberscheibe (1), die mit einer Kurbelwelle oder Nockenwelle der Brennkraftmaschine verbunden ist, wobei die Geberscheibe (1) Markierungen (3) durch abwechselnde Anordnung von Zähnen (4) und Zahnlücken (8) aufweist und wobei der Geberscheibe (1) ein Geber (6) zugeordnet ist, der ein elektrisches Signal (S1) erzeugen kann, das mindestens zwei Signalpegel (High, Low) annehmen kann, wobei einer der Signalpegel (High, Low) einem Zahn (4) und der andere einer Zahnlücke (8) zugeordnet ist und wobei der Umfangswinkel eines Zahnes (4) zum Umfangswinkel einer benachbarten Zahnlücke (8) ein Tastverhältnis (TV) ergeben, wird eine Erkennung des absoluten Kurbelwellenwinkels nach nur geringen relativen Drehwinkeln ermöglicht, indem die Markierungen (3) mehrere unterschiedliche Tastverhältnisse (TV) aufweisen, wobei mehrere aufeinander folgende Markierungen (3) eine eindeutige Abfolge aufweisen und dass zur Bestimmung des absoluten Drehwinkels der Kurbelwelle die Abfolge der Tastverhältnisse (TV) mit einer gespeicherten Abfolge der Tastverhältnisse (TV) verglichen wird.In a method for determining the absolute crankshaft angle position of an internal combustion engine with a sensor disc (1) which is connected to a crankshaft or camshaft of the internal combustion engine, wherein the encoder disc (1) markings (3) by alternating arrangement of teeth (4) and tooth gaps (8 ) and wherein the encoder disc (1) is associated with an encoder (6) which can generate an electrical signal (S1) which can assume at least two signal levels (high, low), one of the signal levels (high, low) a tooth (4) and the other of a tooth gap (8) is assigned and wherein the circumferential angle of a tooth (4) to the circumferential angle of an adjacent tooth gap (8) give a duty cycle (TV), a detection of the absolute crankshaft angle is made possible after only small relative rotation angles, in that the markings (3) have a plurality of different duty cycles (TV), with a plurality of successive markings (3) being a clear succession e and that for determining the absolute angle of rotation of the crankshaft, the sequence of duty cycles (TV) with a stored sequence of duty cycles (TV) is compared.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der absoluten Kurbelwellenwinkelposition einer Brennkraftmaschine mit einer Geberscheibe, die mit einer Kurbelwelle oder Nockenwelle der Brennkraftmaschine verbunden ist, wobei die Geberscheibe Markierungen durch abwechselnde Anordnung von Zähnen und Zahnlücken aufweist, und wobei der Geberscheibe ein Geber zugeordnet ist, der ein elektrisches Signal erzeugen kann, das mindestens zwei Signalpegel annehmen kann, wobei einer der Signalpegel einem Zahn und der andere einer Zahnlücke zugeordnet ist und wobei der Umfangswinkel eines Zahnes zum Umfangswinkel einer benachbarten Zahnlücke ein Tastverhältnis ergeben sowie eine Geberscheibe zur Durchführung des Verfahrens.The The present invention relates to a method for the determination of absolute crankshaft angle position of an internal combustion engine with a donor disk, with a crankshaft or camshaft of the internal combustion engine connected, wherein the encoder disc marks by alternating Arrangement of teeth and tooth gaps and wherein the encoder disc is associated with a donor, the can generate an electrical signal that has at least two signal levels can assume, with one of the signal levels a tooth and the other a tooth gap is assigned and wherein the circumferential angle of a tooth to the circumferential angle an adjacent tooth gap a duty cycle give as well as a donor disk for performing the method.

Für die Steuerung von Verbrennungskraftmaschinen ist die Bestimmung der Kurbelwellenposition eine der zentralen Aufgaben. Abhängig vom Kurbelwellenwinkel werden die Einspritzung des Kraftstoffes, das Öffnen und Schließen der Ein- und Auslassventile und beim Otto-Motor die Zündung für jeden Zylinder so gesteuert, dass die einzelnen Arbeitsspiele optimal ablaufen.For the controller of internal combustion engines is the determination of the crankshaft position one of the central tasks. Dependent from the crankshaft angle are the injection of the fuel, the opening and closing the inlet and outlet valves and the gasoline engine ignition for each Cylinder controlled so that the individual working games optimal expire.

Gegenwärtige Lösungen verwenden inkrementelle Geber an Kurbel- und Nockenwelle. Üblich sind Geberscheiben mit Inkrementenmarken, die im Zusammenwirken der Signale eine Bestimmung der Motorposition ermöglichen. Aus der DE 10020165 A1 ist ein Verfahren zur Erfassung der Drehzahl einer Verbrennungskraftmaschine, an der ein Geberrad an einem rotierenden Bauteil aufgenommen ist, bekannt. Das Geberrad umfasst eine Vielzahl von Zähnen, die von Drehzahlgebern, die dem Umfang des Geberrades zugeordnet sind, abgetastet werden. Der absolute Kurbelwellen- bzw. Nockenwellenwinkel kann erst bestimmt werden, wenn eine übliche Nullmarkierung an dem Geber vorbeigeführt wird. Diese Markierung ist nur einmal angebracht, im ungünstigsten Fall bedarf es bei unbekannter Winkellage (z.B. beim Anlassen) also einer vollen Umdrehung zur Bestimmung des absoluten Verdrehwinkels.Current solutions use incremental encoders on the crankshaft and camshaft. Common are encoder discs with incremental mark, which allow the determination of the motor position in the interaction of the signals. From the DE 10020165 A1 is a method for detecting the rotational speed of an internal combustion engine, on which a sensor wheel is accommodated on a rotating component known. The sender wheel includes a plurality of teeth that are scanned by encoders associated with the circumference of the sender wheel. The absolute crankshaft or camshaft angle can only be determined when a conventional zero mark is passed to the encoder. This marking is only once attached, in the worst case, it requires at an unknown angular position (eg when starting) so a full turn to determine the absolute angle of rotation.

Aus der DE 19900641 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Drehwinkelerkennung der Nockenwelle einer mehrzylindrischen Brennkraftmaschine bekannt. Zur Bestimmung des Nockenwellenwinkels ist dort an der Nockenwelle ein Permanentmagnet und nahe diesem ein magnetfeldsensitiver Messaufnehmer angebracht, durch dessen Signal ein Steuergerät ein stetiges hochauflösendes Winkelsignal gewinnt.From the DE 19900641 A1 a device and a method for detecting the rotation angle of the camshaft of a multi-cylinder internal combustion engine is known. To determine the camshaft angle, a permanent magnet is mounted there on the camshaft and, near the latter, a magnetic-field-sensitive sensor, through the signal of which a control unit acquires a continuous, high-resolution angle signal.

Probleme des Standes der TechnikProblems of the State of the art

Die Bestimmung der absoluten Kurbelwellen- bzw. Nockenwellenwinkels ist derzeit entweder aufwändig durch einen Absolutwinkelgeber möglich oder erst z.B. nach erreichen einer ausgewiesenen Marke, im schlechtesten Fall nach einer Kurbel- bzw. Nockenwellenumdrehung.The Determination of the absolute crankshaft or camshaft angle is currently either expensive possible by means of an absolute angle encoder or first e.g. after reaching a designated mark, in the worst Fall after a crankshaft or camshaft revolution.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die zuvor genannten Nachteile im Stand der Technik zu überwinden, insbesondere eine Erkennung des absoluten Kurbelwellenwinkels nach nur geringen relativen Drehwinkeln zu ermöglichen.task It is the object of the present invention to overcome the aforementioned drawbacks to overcome in the prior art in particular a detection of the absolute crankshaft angle after to allow only small relative angles of rotation.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Die zuvor genannten Nachteile des Standes der Technik werden vermieden durch ein Verfahren zur Bestimmung der absoluten Kurbelwellenwinkelposition eine Brennkraftmaschine mit einer Geberscheibe, die mit einer Kurbelwelle oder Nockenwelle der Brennkraftmaschine verbunden ist, wobei die Geberscheibe Markierungen durch abwechselnde Anordnung von Zähnen und Zahnlücken aufweist, und wobei der Geberscheibe ein Geber zugeordnet ist, der ein elektrisches Signal er zeugen kann, das mindestens zwei Signalpegel annehmen kann, wobei einer der Signalpegel einem Zahn und der andere einer Zahnlücke zugeordnet ist und wobei der Umfangswinkel eines Zahnes zum Umfangswinkel einer benachbarten Zahnlücke ein Tastverhältnis ergeben, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungen mehrere unterschiedliche Tastverhältnisse aufweisen, wobei mehrere aufeinander folgende Markierungen eine eindeutige Abfolge aufweisen und dass zur Bestimmung des absoluten Drehwinkels der Kurbelwelle die Abfolge der Tastverhältnisse mit einer gespeicherten Abfolge der Tastverhältnisse verglichen wird.The aforementioned disadvantages of the prior art are avoided by a method for determining the absolute crankshaft angle position an internal combustion engine with a sensor disk, which is connected to a crankshaft or camshaft of the internal combustion engine is connected, wherein the Encoder disc markings by alternating arrangement of teeth and gullets and wherein the encoder disc is associated with a donor, the an electrical signal he can testify, the at least two signal levels can assume, with one of the signal levels a tooth and the other a tooth gap is assigned and wherein the circumferential angle of a tooth to the circumferential angle an adjacent tooth gap give a duty cycle, characterized in that the markings a plurality of different ones duty cycles have, wherein a plurality of successive markings a have a unique sequence and that to determine the absolute Angle of rotation of the crankshaft, the sequence of duty cycles is compared with a stored sequence of duty cycles.

Die Geberscheibe mit der bisher über dem Umfang gleichförmig verteilten Teilung ist hier modifiziert, nämlich indem die Teilung zwischen Zähnen und Zahnlücken nicht mehr gleichmäßig ist. Die übliche Auflösung des Winkels beträgt 6°, mit einer Lücke von zwei Winkeleinheiten sind daher 58 Zähne oder Polpaare auf der Geberscheibe aufgebracht. Die Zahnteilung der erfindungsgemäßen Geberscheibe ist nun nicht mehr symmetrisch mit einer Teilung der 6° in 3° Lücke und 3° Zahn, sondern asymmetrisch, beispielsweise mit einer Teilung in 1° Lücke und 5° Zahn, 2° Lücke und 3° Zahn, 4° Lücke und 1° Zahn oder dergleichen.The encoder disk with the previously uniformly distributed over the circumference division is modified here, namely because the division between teeth and tooth gaps is no longer uniform. The usual resolution of the angle is 6 °, with a gap of two angular units therefore 58 teeth or pole pairs are applied to the encoder disc. The pitch of the encoder disc according to the invention is no longer symmetrical with a pitch of 6 ° in 3 ° gap and 3 ° tooth, but asymmetrically, for example, with a division in 1 ° gap and 5 ° tooth, 2 ° gap and 3 ° tooth, 4th ° gap and 1 ° tooth or the like.

Vorteilhaft ist, dass die heute für die Motorsteuerung maßgebliche fallende Flanke weiterhin alle 6° erscheint. Die grundsätzliche Signalverarbeitung kann daher unverändert erfolgen, nur für die Absolutwinkelbestimmung wird die erfindungsgemäße Signalverarbeitung benutzt.Advantageous is that today for the engine control relevant falling edge continues to appear every 6 °. The fundamental Signal processing can therefore be carried out unchanged, only for the absolute angle determination becomes the signal processing according to the invention used.

Die Abfolge der Tastverhältnisse ist für die definierte Anzahl von Zähnen innerhalb einer Umdrehung eindeutig, d.h. nur einmal vorhanden. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine schnelle Bestimmung der Position (hier nach 3 Zähnen = 18 ° Kurbelwelle, 36 ° Nockenwelle). Bei einer größeren Anzahl von möglichen Tastverhältnissen und Auswerte-Zähnen kann diese erheblich verkürzt werden (Abhängig von der Genauigkeit von Drehzahlgeber, Phasengeber, Geberrad etc.). Die Positionsbestimmung ist bei einem Nockenwel lengeber ohne Berücksichtigung der Kurbelwellensignale, d.h. nur durch die Auswertung der Nockenwellensignale, möglich. Zudem ist eine bessere bzw. schnellere Diagnose der Nockenwellenposition und des Phasengebers möglich, wobei eine Diagnose auch im Start möglich ist. Des Weiteren wird ein verbesserter Notlauf bei DG-Fehlern erreicht, da durch den geringeren Abstand der Nockenwellen-Signale die Drehzahldynamik erkannt wird; evtl. ist ein Notlauf ohne Einschränkungen bei der Fahrbarkeit möglich. Zur Durchführung des Verfahrens ist bei derzeitigen Brennkraftmaschinen nur die Geberscheibe und die Software zu ändern.The Sequence of duty cycles is for the defined number of teeth uniquely within one revolution, i. only once available. The inventive method allows a quick determination of the position (here after 3 teeth = 18 ° crankshaft, 36 ° camshaft). For a larger number of possible duty cycles and evaluation teeth This can be shortened considerably be (dependent on the accuracy of the speed sensor, phase encoder, sensor wheel, etc.). The position determination is without consideration in a camshaft lengeber the crankshaft signals, i. only by evaluating the camshaft signals, possible. In addition, a better or faster diagnosis of the camshaft position and the phase encoder possible where a diagnosis is also possible in the start. Furthermore, will Improved emergency operation in the case of DG errors is achieved because of the lower Distance of the camshaft signals the speed dynamics is detected; possibly is an emergency without restrictions on drivability possible. To carry out of the method is only the encoder disk in current internal combustion engines and change the software.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Markierungen vier unterschiedliche Tastverhältnisse haben und dass drei Markierungen eine eindeutige Abfolge ergeben. Je nach Genauigkeit des Gebers und der Fertigungsgenauigkeit des Geberrades kann hier auch eine größere Anzahl unterschiedlicher Tastverhältnisse gewählt werden. Werden z.B. acht Tastverhältnisse unterschieden, so kann eine Erkennung des Absolutwinkels bereits nach zwei Zähnen, also nach 12° Relativverdrehung, erfolgen. Die Drehrichtung der Brennkraftmaschine kann anhand der Richtung, in der die gespeicherte Folge der Tastverhältnisse durchlaufen wird, ermittelt werden.In a preferred embodiment it is provided that the markers have four different duty cycles and that three markers give a clear sequence. Depending on the accuracy of the encoder and the manufacturing accuracy of the Transmitter wheel can also be a larger number of different duty cycles chosen become. If e.g. distinguished eight duty cycle, so can a recognition of the absolute angle already after two teeth, ie after 12 ° relative rotation, respectively. The direction of rotation of the internal combustion engine can be determined by the Direction in which the stored sequence of duty cycles go through will be determined.

Das eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch eine Geberscheibe für eine Kurbelwelle oder Nockenwelle einer Brennkraftmaschine, wobei die Geberscheibe Markierungen durch abwechselnde Anordnung von Zähnen und Zahnlücken aufweist, und wobei der Geberscheibe ein Geber zugeordnet ist, der ein elektrisches Signal erzeugen kann, das mindestens zwei Signalpegel annehmen kann, wobei einer der Signalpegel einem Zahn und der andere einer Zahnlücke zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungen unterschiedliche Teilungen der Zähne zu Zahnlücken aufweisen.The The problem mentioned at the beginning is also solved by a sensor disk for one Crankshaft or camshaft of an internal combustion engine, wherein the Encoder disc markings by alternating arrangement of teeth and gullets and wherein the encoder disc is associated with a donor, the can generate an electrical signal that has at least two signal levels can assume, with one of the signal levels a tooth and the other a tooth gap is assigned, characterized in that the markers different Divisions of the teeth to tooth gaps exhibit.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ist vorgesehen, dass diese mindestens drei unterschiedliche Teilungen der Zähne zu Zahnlücken aufweist.In a further embodiment of the internal combustion engine according to the invention provided that these have at least three different divisions the teeth to tooth gaps having.

Zeichnungendrawings

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:following becomes an embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings. there demonstrate:

1 eine Skizze von Geberscheibe und Geber; 1 a sketch of encoder disk and encoder;

2 ein Beispiel des Signalverlaufs des Gebers bei einer Geberscheibe nach Stand der Technik (2a) und bei einer erfindungsgemäßen Geberscheibe ( 2b) . 2 an example of the signal curve of the encoder in a prior art encoder disk ( 2a ) and in an encoder disc according to the invention ( 2 B ).

1 zeigt eine Skizze mit einer Geberscheibe 1, die beispielsweise unmittelbar an einer Kurbelwelle oder Nockenwelle einer Brennkraftmaschine angeordnet ist oder mittelbar mittels Getriebeelementen bezüglich der Rotation mit der Nockenwelle verbunden ist. Die Geberscheibe 1 rotiert um eine Achse 2. Am Außenumfang der Geberscheibe 1 sind Markierungen 3 angeordnet. Die Markierungen bestehen beispielsweise aus Zähnen 4, die über den Außenumfang der Geberscheibe 1 angeordnet sind. Zwischen den Zähnen 4 sind jeweils Zahnlücken 8 angeordnet. Eine weitere Marke 5, beispielsweise wie hier dargestellt in Form eines doppelt so breiten Zahnes 4 oder in Form eines größeren Zahnabstandes zwischen zwei Zähnen 4 oder dergleichen, markiert eine ausgewiesene Nullstellung der Kurbelwelle. Ein Zahn sowie die benachbarte Zahnlücke 8 verlaufen jeweils über einen Umfangswinkel UW von etwa 6°. 1 shows a sketch with a donor disk 1 which is arranged for example directly on a crankshaft or camshaft of an internal combustion engine or is indirectly connected by means of gear elements with respect to the rotation with the camshaft. The encoder disc 1 rotates about an axis 2 , On the outer circumference of the encoder disk 1 are marks 3 arranged. The markers consist for example of teeth 4 passing over the outer circumference of the encoder disk 1 are arranged. Between the teeth 4 are each tooth spaces 8th arranged. Another brand 5 For example, as shown here in the form of a tooth twice as wide 4 or in the form of a larger tooth spacing between two teeth 4 or the like, marks a designated zero position of the crankshaft. One tooth and the adjacent tooth gap 8th each extend over a circumferential angle UW of about 6 °.

An der Geberscheibe 1 ist ein Geber 6 angeordnet. Bei einer Rotation der Kurbelwelle und damit der Geberscheibe 1 werden jeweils die Zähne 4 sowie die Markierung 5 an dem Geber 6 vorbeigeführt. Dadurch wird beispielsweise ein elektrisches Signal in dem Geber 6 ausgelöst. Der Geber 6 kann ein Hall-Effekt-Sensor, ein anisotrop magnetoresistiver Sensor (AMR-Sensor), induktiver oder kapazitiver Sensor oder dergleichen sein. Alternativ kann dieser auch optisch arbeiten, z.B. indem durch die Zähne 4 bzw. die Markierung 5 hervorgerufene optische Veränderungen gemessen werden.At the encoder disk 1 is a giver 6 arranged. During a rotation of the crankshaft and thus the encoder disc 1 each become the teeth 4 as well as the mark 5 at the dealer 6 past. As a result, for example, an electrical signal in the encoder 6 triggered. The giver 6 may be a Hall effect sensor, an anisotropic magnetoresistive sensor (AMR sensor), inductive or capacitive sensor, or the like. Alternatively, this can also work optically, eg by the teeth 4 or the mark 5 caused optical changes are measured.

2 zeigt oben (2b) den Signalverlauf des Gebers 6 über der Zeit t bei bekannter äquidistanter Teilung. Das abwechselnde Vorbeiführen von Zähnen 4 und Zahnlücken 8 erzeugt im Signalverlauf S1 des Gebers 6 ein rechteckförmiges Signal. Das Signal nimmt die Werte „High" sowie „Low" an. Der Übergang von Low zu High wird als aufsteigende Flanke 11, der Übergang von High zu Low als absteigende Flanke 12 bezeichnet. High und Low Werte sind gleic lang, nämlich T/2 und ergeben in der Summe eines Low- mit folgendem High-Wert jeweils 6° (hier mit T bezeichnet). Das Vorbeiführen der Zähne 4 und Zahnlücken 8 an dem Geber 6 bewirkt den Übergang zwischen den beiden Signalpegeln, wenn ein Übergang von einer Zahnlücke 8 auf einen Zahn 4 bzw. umgekehrt erfolgt. Dabei kann einer Zahnlücke 8 ein High oder ein Low Wert zugeordnet sein, dies hängt von der Signalgenerierung des Gebers bzw. der darauf folgenden Signalaufbereitung ab. Zum leichteren Verständnis werden im hier dargestellten Ausführungsbeispiel Zähne dem Wert High, Zahnlücken dem Wert low zugeordnet. 2 shows above ( 2 B ) the signal curve of the encoder 6 over time t at known equidistant division. The alternate passing of teeth 4 and tooth gaps 8th generated in signal path S1 of the encoder 6 a rectangular signal. The signal assumes the values "High" and "Low". The transition from low to high is considered a rising edge 11 , the transition from high to low as a descending flank 12 designated. High and Low values are the same length, namely T / 2 and result in the sum of a low and the following high value in each case 6 ° (denoted here by T). Passing the teeth 4 and tooth gaps 8th at the dealer 6 causes the transition between the two signal levels, when a transition from a tooth gap 8th on a tooth 4 or vice versa. This can be a tooth gap 8th A high or a low value is assigned, this depends on the signal generation of the encoder or the subsequent signal conditioning. For ease of understanding, in the embodiment shown here, teeth are assigned the value High, tooth gaps the value Low.

Bei der üblichen Teilung von 6° ergeben sich insgesamt 60 steigende und fallende Flanken. Das hier dargestellte Ausführungsbeispiel wird anhand der fallenden Flanken erläutert, es können aber auch die steigenden Flanken herangezogen werden. Der Abstand zweier fallender Flanken beträgt konstant 6°. Der Abstand zwischen den fallenden Flanken und den steigenden Flanken wird variiert, der Umfangswinkel UW eines Zahnes zu dem einer folgenden Lücke wird also variiert. Dadurch ergeben sich unterschiedliche Tastverhältnisse, also das Verhältnis des Umfangswinkels eines Zahnes 3 zur folgenden Zahnlücke 8 bzw. eines High-Wertes zum folgenden Low-Wert, da sich bei bekannter Drehzahl der Kurbel wellenwinkel in die Zeit bzw. relative Umfangswinkel in eine Zeitdauer umrechnen lässt.The usual pitch of 6 ° results in a total of 60 rising and falling edges. The embodiment shown here is explained with reference to the falling edges, but it can also be used the rising edges. The distance between two falling edges is constantly 6 °. The distance between the falling edges and the rising edges is varied, the circumferential angle UW of a tooth to that of a following gap is thus varied. This results in different duty cycles, ie the ratio of the circumferential angle of a tooth 3 to the following tooth gap 8th or a high value to the following low value, since at a known speed of the crankshaft angle in the time or relative circumferential angle can be converted into a period of time.

In 2 sind unten (2b) vier verschiedene Tastverhältnisse TV dargestellt. Diese werden mit TV0, TV1, TV2 und TV3 bezeichnet. Dargestellt sind jeweils die Längen der High-Werte als th0, th1, th2 und th3 sowie die längen der Low-Werte t10, t11, t12 und t13. Die Summe zusammengehöriger High- und Low-Zeiten, mithin die Summe der Dauer (bei konstanter Drehzahl als Zeitangabe; ansonsten umgerechnet auf den Kurbelwellenwinkel) eines Low-Wertes und des darauf folgenden High-Wertes ist konstant und beträgt T oder hier 6°. Die Tastverhältnisse sind beispielsweise durch die Länge (oder Dauer) des High Signals im Verhältnis zum Abstand T zweier aufeinander folgender fallender Flanken – die wie oben beschrieben konstant 6° beträgt – eindeutig definiert, hier z.B. als TV0=th0/T; TV1=th1/T usf., sind aber auch durch das Verhältnis aufeinander folgender Low zu High Werte eindeutig definiert. Die nachfolgende Tabelle 1 zeigt beispielhaft eine mögliche Verteilung der Tastverhältnisse über das Geberrad 1. In der ersten Tabellenzeile ist die Zahnnummer genannt, bei einer Teilung von 6° ergibt dies 60 Zähne 4 mit zugeordneten Zahnlücken 8. Die Tastverhältnisse Zahn/Zahnlücke TV1 bis TV4 sind in der zweiten Zeile mit den Ziffern 1 bis 4 bezeichnet. Die tastverhältnisse sind nun so über das Geberrad angeordnet, dass drei aufeinander folgende Zähne eine eindeutige, d.h. über den Umfang des Geberrades nur ein mal vorkommende Abfolge ergeben. Wird beispielsweise die Abfolge 3-1-0 (abgekürzt für TV3-TV1-TV0) erkannt, so kann dies in Tabelle 1 eindeutig den Zähnen Nr. 28, 29, 30 zugeordnet werden. Bei dieser Abfolge kann, nachdem die Kennung ermittelt und den genannten Zähnen zugeordnet ist, jede einzelne Flanke einem zahn, hier TV3 dem Zahn Nr. 28, TV1 dem Zahn Nr. 29, TV0 dem Zahn Nr. 30, zugeordnet werden. Nach einer Drehung des Geberrades 1 um drei Zähne, also 18°, ist der absolute Kurbelwellenwinkel also auf einen Zahn genau bekannt.In 2 are below ( 2 B ) shown four different duty cycle TV. These are called TV0, TV1, TV2 and TV3. In each case, the lengths of the high values are shown as th0, th1, th2 and th3 and the lengths of the low values t10, t11, t12 and t13. The sum of associated high and low times, and therefore the sum of the duration (at constant speed as time, otherwise converted to the crankshaft angle) of a low value and the following high value is constant and is T or here 6 °. The duty cycles are clearly defined, for example by the length (or duration) of the high signal in relation to the distance T of two consecutive falling edges - which is constant as described above 6 °, here eg as TV0 = th0 / T; TV1 = th1 / T etc., but are also uniquely defined by the ratio of consecutive low to high values. Table 1 below shows by way of example a possible distribution of the duty cycles via the encoder wheel 1 , In the first row of the table, the tooth number is called, at a pitch of 6 ° this results in 60 teeth 4 with associated tooth gaps 8th , The contact ratios tooth / tooth gap TV1 to TV4 are in the second line with the numbers 1 to 4 designated. The tast ratios are now arranged on the encoder wheel, that three consecutive teeth give a unique, ie over the circumference of the encoder wheel occurring only once sequence. If, for example, the sequence 3-1-0 (abbreviated to TV3-TV1-TV0) is recognized, this can be clearly assigned in Table 1 to the teeth No. 28, 29, 30. In this sequence, after the identifier is detected and associated with said teeth, each individual flank can be assigned to one tooth, here TV3, tooth # 28, TV1, tooth # 29, TV0, tooth # 30. After a rotation of the sender wheel 1 by three teeth, ie 18 °, the absolute crankshaft angle is thus accurately known to a tooth.

Statt wie im hier dargestellten Ausführungsbeispiel vier verschiedene Tastverhältnisse können auch z.B. nur drei oder aber fünf oder mehr verschiedene Tastverhältnisse vorgesehen sein. Dies hängt von der möglichen Fertigungsgenauigkeit der Geberscheibe 1 und der Genauigkeit des Gebers 6 ab, da die Tastverhältnisse eindeutig erkannt werden müssen. Um beispielsweise mit nur zwei Zähnen, somit nach 12° Kurbelwellenwinkel, eine eindeutige Erkennung zu ermöglichen müssten bei der hier unterstellten Zahnteilung von 6° acht verschiedene Tastverhältnisse vorgesehen werden.Instead of four different duty cycles as in the embodiment shown here, for example, only three or five or more different duty cycles can be provided. This depends on the possible production accuracy of the encoder disk 1 and the accuracy of the encoder 6 from, since the duty cycles must be clearly recognized. To allow for example with only two teeth, thus after 12 ° crankshaft angle, a clear recognition would have to be provided at the imputed here tooth pitch of 6 ° eight different duty cycles.

Figure 00080001
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Durch die Abfolge der Kombination ist sichergestellt, dass diese Kombination nur einmal innerhalb eine Kurbelwellenumdrehung vorhanden ist (z.B. ab Zahn Nr. 2 ist die Kombination 100 vorhanden, die sonst nicht vorkommt). Die Kombinationen sind so verteilt, dass 3 beliebig aufeinander folgende TV-Werte nur einmal vorhanden sind. Die Abfolge der Tastverhältnisse ist in einem Speicher des Motorsteuergerätes abgelegt. Aufeinander folgende steigende und fallende Flanken werden jeweils einem der Tastverhältnisse zugeordnet. Es entsteht eine Reihe, deren Abfolge mit der gespeicherten Folge verglichen wird. Sind drei Zähne an dem Geber vorbeigeführt worden, sind also drei Tastverhältnisse bestimmt worden, können die einzelnen Tastverhältnisse und damit die steigenden/fallenden Flanken wie zuvor erläutert eindeutig einem Zahn zugeordnet werden.By the sequence of the combination ensures that this combination only once within one crankshaft revolution (e.g. From tooth no. 2, the combination 100 is present, which is otherwise not occurs). The combinations are distributed so that 3 arbitrarily following TV values only once exist. The sequence of duty cycles is stored in a memory of the engine control unit. Successive Rising and falling edges are each one of the duty cycles assigned. It creates a series whose sequence with the stored Sequence is compared. If three teeth have passed the donor, So are three duty cycles has been determined the individual duty cycles and so that the rising / falling edges as previously explained clearly be assigned to a tooth.

Zahnlücke und Zahn werden zwischen zwei negativen Flanken derart modifiziert, dass sich bei konstantem Abstand zwischen zwei negativen Flanken unterschiedliche Verhältnisse von Lücke und Flankenabstand ergeben (Tastverhältnis TV = Dauer Lücke/Dauer Zahnabstand), z.B. TVO = 80%, TV1 = 60%, TV2 = 40%, TV3 = 20%. Aus dem Geberrad werden nun diese TV derart angeordnet, dass über einen definierten Abstand (hier 3 Zähne) eine eindeutige TV-Folge vorhanden ist. Durch Vergleich der TV-Folge mit den abgespeicherten Abfolgen kann die Position des aktuellen Zahnes eindeutig bestimmt werden. Die Anzahl der TV wird abhängig von der Genauigkeit der KW/NW-Signale gewählt. Zusammen mit der Gesamtzahl der Zähne sowie der Anzahl der Zähne, die betrachtet werden soll, ergeben sich die Auflösung und die notwendige Zeit für die Positionsbestimmung. Um beispielsweise bei einem 58-2 Zähne-Rad die Positionsbestimmung nach 2 Zähnen umsetzten zu können sind 8 verschiedene TV (= 64 mögliche Kombinationen) notwendig. Hierfür muss eine Auflösung von 6/8=0.75 °KW möglich sein. Die Drehrichtung kann z.B. über die gleichzeitige Auswertung der negativen und der positiven Flanken erfolgen. Bei Drehung z.B. in Vorwärtsrichtung ergibt sich zwischen den negativen Flanken die gesuchte TV-Folge, bei Drehung in Rückwärtsrichtung zwischen den positiven Flanken. Hier muss der beobachtete Bereich evtl. vergrößert werden.Gap gap and Tooth are modified between two negative flanks in such a way that at a constant distance between two negative edges different circumstances from gap and edge spacing result (duty cycle TV = duration gap / duration Tooth pitch), e.g. TVO = 80%, TV1 = 60%, TV2 = 40%, TV3 = 20%. Out the transmitter wheel, these TV are now arranged such that over a defined distance (here 3 teeth) a unique TV episode is available. By comparing the TV episode with the stored Sequences, the position of the current tooth can be clearly determined become. The number of TV will depend on the accuracy of the TV KW / NW signals selected. Along with the total number of teeth as well as the number of teeth that should be considered, the resolution and the necessary time for the position determination result. For example, to determine the position of a 58-2 toothed wheel after 2 teeth to be able to implement are 8 different TV (= 64 possible Combinations) necessary. Therefor must have a resolution of 6/8 = 0.75 ° KW possible be. The direction of rotation may e.g. about the simultaneous evaluation of the negative and positive flanks take place. Upon rotation, e.g. in forward direction results between the negative flanks the desired TV episode, when turning in reverse direction between the positive flanks. Here must be the observed area may be enlarged.

Claims (6)

Verfahren zur Bestimmung der absoluten Kurbelwellenwinkelposition einer Brennkraftmaschine mit einer Geberscheibe (1), die mit einer Kurbelwelle oder Nockenwelle der Brennkraftmaschine verbunden ist, wobei die Geberscheibe (1) Markierungen (3) durch abwechselnde Anordnung von Zähnen (4) und Zahnlücken (8) aufweist, und wobei der Geberscheibe (1) ein Geber (6) zugeordnet ist, der ein elektrisches Signal (S1) erzeugen kann, das mindestens zwei Signalpegel (High, Low) annehmen kann, wobei einer der Signalpegel (High, Low) einem Zahn (4) und der andere einer Zahnlücke (8) zugeordnet ist und wobei der Umfangswinkel eines Zahnes (4) zum Umfangswinkel einer benachbarten Zahnlücke (8) ein Tastverhältnis (TV) ergeben, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungen (3) mehrere unterschiedliche Tastverhältnisse (TV) aufweisen, wobei mehrere aufeinander folgende Markierungen (3) eine eindeutige Abfolge aufweisen und dass zur Bestimmung des absoluten Drehwinkels der Kurbelwelle die Abfolge der Tastverhältnisse (TV) mit einer gespeicherten Abfolge der Tastverhältnisse (TV) verglichen wird.Method for determining the absolute crankshaft angle position of an internal combustion engine with a sensor disk ( 1 ), which is connected to a crankshaft or camshaft of the internal combustion engine, wherein the encoder disc ( 1 ) Markings ( 3 ) by alternating arrangement of teeth ( 4 ) and tooth gaps ( 8th ), and wherein the encoder disc ( 1 ) a donor ( 6 ), which can generate an electrical signal (S1) which can assume at least two signal levels (high, low), one of the signal levels (high, low) being applied to a tooth ( 4 ) and the other of a tooth gap ( 8th ) and wherein the circumferential angle of a tooth ( 4 ) to the circumferential angle of an adjacent tooth gap ( 8th ) give a duty cycle (TV), characterized in that the markings ( 3 ) have several different duty cycles (TV), wherein a plurality of successive markings ( 3 ) have a unique sequence and that for determining the absolute angle of rotation of the crankshaft, the sequence of duty cycles (TV) with a stored sequence of duty cycles (TV) is compared. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungen (3) vier unterschiedliche Tastverhältnisse (TV) haben.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the markings ( 3 ) have four different duty cycles (TV). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass drei Markierungen (3) eine eindeutige Abfolge ergeben.Method according to one of the preceding claims, characterized in that three markings ( 3 ) give a clear sequence. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrichtung der Brennkraftmaschine anhand der Richtung, in der die gespeicherte Folge der Tastverhältnisse (TV) durchlaufen wird, ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the direction of rotation of the internal combustion engine based the direction in which the stored sequence of duty cycles (TV) is determined. Geberscheibe (1) für eine Kurbelwelle oder Nockenwelle einer Brennkraftmaschine, wobei die Geberscheibe (1) Markierungen (3) durch abwechselnde Anordnung von Zähnen (4) und Zahnlücken (8) aufweist, und wobei der Geberscheibe (1) ein Geber (6) zugeordnet ist, der ein elektrisches Signal (S1) erzeugen kann, das mindestens zwei Signalpegel (High, Low) annehmen kann, wobei einer der Signalpegel (High, Low) einem Zahn (4) und der andere einer Zahnlücke (8) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungen (3) unterschiedliche Teilungen der Zähne (4) zu Zahnlücken (8) aufweisen.Encoder disc ( 1 ) for a crankshaft or camshaft of an internal combustion engine, wherein the encoder disc ( 1 ) Markings ( 3 ) by alternating arrangement of teeth ( 4 ) and tooth gaps ( 8th ), and wherein the encoder disc ( 1 ) a donor ( 6 ), which can generate an electrical signal (S1) which can assume at least two signal levels (high, low), one of the signal levels (high, low) being applied to a tooth ( 4 ) and the other of a tooth gap ( 8th ), characterized in that the markings ( 3 ) different pitches of the teeth ( 4 ) to tooth gaps ( 8th ) exhibit. Geberscheibe nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass diese mindestens drei unterschiedliche Teilungen der Zähne (4) zu Zahnlücken (8) aufweist.Encoder disc according to the preceding claim, characterized in that it has at least three different pitches of the teeth ( 4 ) to tooth gaps ( 8th ) having.
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