DE19737999A1 - Einrichtung zur Winkelerfassung und Winkelzuordnung - Google Patents
Einrichtung zur Winkelerfassung und WinkelzuordnungInfo
- Publication number
- DE19737999A1 DE19737999A1 DE1997137999 DE19737999A DE19737999A1 DE 19737999 A1 DE19737999 A1 DE 19737999A1 DE 1997137999 DE1997137999 DE 1997137999 DE 19737999 A DE19737999 A DE 19737999A DE 19737999 A1 DE19737999 A1 DE 19737999A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- angle
- sensor
- time
- internal combustion
- assignment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M15/00—Testing of engines
- G01M15/04—Testing internal-combustion engines
- G01M15/06—Testing internal-combustion engines by monitoring positions of pistons or cranks
-
- 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
- G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
- G01D5/245—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
- G01D5/2454—Encoders incorporating incremental and absolute signals
- G01D5/2455—Encoders incorporating incremental and absolute signals with incremental and absolute tracks on the same encoder
- G01D5/2457—Incremental encoders having reference marks
-
- 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
- F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
- F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
- F02D2041/2024—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit the control switching a load after time-on and time-off pulses
- F02D2041/2027—Control of the current by pulse width modulation or duty cycle control
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Winkelerfassung
und Winkelzuordnung, insbesonders zur Winkelerfassung der
bei einer Brennkraftmaschine vorhandenen Nocken- und/oder
Kurbelwelle nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Einrichtungen zur berührungslosen Drehwinkelerfassung eines
drehbaren Elements, beispielsweise einer Welle einer
Brennkraftmaschine sind bereits in großer Anzahl bekannt.
Einige dieser Einrichtungen ermöglichen es, jeweils den
Absolutwinkel zu bestimmen. Bei solchen Absolutwinkel-
Gebersystemen kann auch ohne Drehung der Welle jederzeit
nach Einschalten der Einrichtung die vorliegende
Winkelstellung erkannt werden. Ein solches Absolutwinkel-
Gebersystem mit mehreren verschiedenen Ausführungsformen ist
beispielsweise aus der DE-OS 195 43 562 bekannt.
Bei diesen bekannten Einrichtungen zur Winkelerfassung einer
sich drehenden Welle ist auf der sich drehenden Welle eine
Scheibe befestigt, die magnetisch polarisiert ist. Das
dadurch erzeugte, mit der Welle rotierende Magnetfeld wird
mit Hilfe eines Sensors, der auf Hall- oder
Magnetoresistivbasis arbeitet und zwei getrennte
Sensorelemente umfaßt, ausgewertet. Durch eine geeignete
Beschaltung und Zuführung von gegeneinander
phasenverschobenen Spannungen läßt sich ein
Sensorausgangssignal erzielen, das sowohl beim Einsatz von
Hallelementen als auch von magnetoresistiven Elementen im
wesentlichen linear vom Drehwinkel der Welle abhängt. Ein
solcher Sensor läßt sich also als Absolutsensor einsetzen,
da je nach Winkelstellung eine charakteristische
Ausgangsspannung erhalten wird.
Andere Einrichtungen zur Winkelerfassung bei sich drehenden
Wellen, insbesonders bei einer Brennkraftmaschine zur
Erfassung der Winkelstellung der Nockenwelle oder der
Kurbelwelle werden beispielsweise in der Patentanmeldung
DE-P 196 24 194 beschrieben. Bei diesen Winkelerfassungs
einrichtungen wird ein Zahnrad mit der Welle so verbunden,
daß es mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit rotiert.
Dieses Zahnrad wird mit Hilfe eines Induktivsensors
abgetastet, der ein für die Winkelmarken typisches
Ausgangssignal abgibt. Sind die Winkelmarken gleichförmig,
läßt sich lediglich die Drehzahl der Welle ermitteln, sind
jedoch charakteristische Winkelmarken bzw. Zähne vorhanden
oder stellt die Anordnung der Winkelmarken einen bestimmten
Code dar, lassen sich durch Auswertung der
aufeinanderfolgenden, von den am Sensor vorbei laufenden
Winkelmarken abhängigen Signalen bestimmte Winkelstellungen
erkennen.
Die Signalverarbeitung erfolgt bei der aus der
DE-P 196 24 194 bekannten Einrichtung indem das vom Sensor
gelieferte und zu einem Rechtecksignal aufbereitete
Ausgangssignal mit Hilfe einer geeigneten Modulation in ein
pulsweitenmoduliertes Signal gewandelt wird. Dieses
pulsweitenmodulierte Signal wird mit fester Frequenz
ausgegeben. Die Drehzahlinformation ist dabei im
Tastverhältnis des pulsweitenmodulierten Signales enthalten.
Die Ausgabe des Drehzahlsignales wird bei dieser
Ausführungsform asynchron zu den tatsächlich auftretenden
Signalflanken des Induktivsensor durchgeführt.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Winkelerfassung und
Winkelzuordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den
Vorteil, daß eine Möglichkeit gegeben wird zur Bestimmung
der Winkelposition einer stehenden oder einer drehenden
Welle, wobei die Winkelausgabe vorteilhafterweise in einer
festen Periodenzeit erfolgen kann. Erzielt wird dieser
Vorteil durch eine erfindungsgemäße Einrichtung zur
Winkelerfassung und Winkelzuordnung mit der
Merkmalskombination des Anspruchs 1, wobei die Verarbeitung
des Sensorausgangssignals in ein pulsweitenmoduliertes
Signal erfolgt.
Weitere Vorteile der Erfindung werden durch die in den
Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen erzielt. Dabei ist
besonders vorteilhaft, daß auch eine Winkelzuordnung zweier
drehender Wellen zueinander bestimmt werden kann. Eine
besonders vorteilhafte Anwendung ist dabei die Ermittlung
der Winkelzuordnung zwischen einer Kurbelwelle und einer
Nockenwelle einer Brennkraftmaschine. Dann kann in
vorteilhafter Weise die Winkelstellung der Nockenwelle mit
Hilfe eines Absolutwinkelgebers erfaßt werden, während die
Winkelerfassung bzw. die Drehzahl der Kurbelwelle mit Hilfe
eines üblichen Segment- oder Inkrementrades erfolgt.
In vorteilhafter Weise kann auch die Winkelzuordnung zweier
Wellen zueinander ermittelt werden, sofern die beiden Wellen
miteinander über ein Getriebe oder eine bekannte Übersetzung
verbunden sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in wird in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Im einzelnen zeigt Fig. 1 einen Schnitt
durch eine Drehwinkelerfassungsanordnung an einer drehbaren
Welle mit einer schematischen Darstellung der Sensoranord
nung, Fig. 2 zeigt eine zugehörige Auswerteschaltung und
Fig. 3 den Verlauf des Ausgangssignals des Sensors über dem
Drehwinkel. In Fig. 4 sind die für das Verständnis der
Erfindung erforderlichen Teile einer Brennkraftmaschine,
insbesonders der Geberanordnung zur Ermittlung der Stellung
der Kurbel- und der Nockenwelle dargestellt und Fig. 5
zeigt einen Signalverlauf für die Geberanordnung nach Fig.
4 über der Zeit t bzw. dem Winkel α.
In Fig. 1 ist eine um den Winkel α drehbare Welle 10
dargestellt, beispielsweise die Nockenwelle einer
Brennkraftmaschine, die an ihrem Ende einen Dauermagneten 11
als mitdrehbares Element trägt. α ist der Winkel, der
gemessen werden soll. Die magnetischen Feldlinien B des
Magneten 11 werden mit Hilfe einer Sensoranordnung 12
erfaßt. Diese Sensoranordnung 12 besteht aus zwei
gegeneinander um einen bestimmten Winkel, insbesonders etwa
90° versetzten Sensorelementen 12a, 12b, beispielsweise
Hallelementen oder magnetoresistiven Elementen.
Die Spannungsversorgung für die Sensorelemente sowie die
Signalauswertung erfolgt mit der in Fig. 2 dargestellten
Auswerteschaltung. Bei dieser Auswerteschaltung, die ebenso
wie die in Fig. 1 dargestellte Sensoranordnung aus der
DE-OS 195 43 562 bereits prinzipiell bekannt sind, wird
ausgehend von einem spannungsgeregelten Oszillator 13 mit
nachgeschaltetem Tiefpaß 14 ein erster sinusförmiger
Wechselstrom I1 erzeugt, der dem ersten Sensorelement 12a
zugeführt wird. Dem Sensorelement 12b wird ein im
Phasenschieber 15 gebildeter phasenverschobener Wechselstrom
I2 zugeführt, beispielsweise um +90°. Die beiden
Sensorelemente 12a und 12b liefern abhängig von ihrer Lage
im Magnetfeld Ausgangsspannungen U1, U2, die im Block 16
addiert werden und im Phasenkomparator 17 weiterverarbeitet
werden. Am Ausgang eines sich anschließenden Tiefpaß 18
entsteht eine Ausgangsspannung U, deren Höhe proportional
zum Drehwinkel α ist. Diese Ausgangsspannung U ist in Fig. 3
über dem Drehwinkel α aufgetragen. Aus dieser
Ausgangsspannung U läßt sich stets die Winkelstellung α
eindeutig ermitteln, wobei die Winkelauswertung mittels der
später beschriebenen Umwandlung in ein pulsweitenmoduliertes
Signal S2 erfolgt. Diese Umwandlung kann in einer Elektronik
19 erfolgen, die Bestandteil des Sensors ist oder in einer
nachfolgenden Steuereinrichtung durchgeführt werden.
In Fig. 4 sind in einer groben Übersicht die für das
Verständnis der erfindungsgemäßen Anwendung der Einrichtung
zur Winkelerfassung und Winkelzuordnung bei einer
Brennkraftmaschine angegeben. Dabei bezeichnet 20 eine
Geberscheibe, die starr mit der Kurbelwelle 21 verbunden ist
und mit dieser umläuft. Die Geberscheibe 20 weist an ihrer
Oberfläche eine Anzahl regelmäßiger Winkelmarken 22 auf.
Eine Bezugsmarke 23 wird durch zwei fehlende Winkelmarken
gebildet. Eine zweite Geberscheibe ist mit 24 bezeichnet,
sie ist mit der Nockenwelle 25 verbunden und weist
beispielsweise zwei magnetische Bereiche 26, 27 auf, die ein
homogenes Magnetfeld B erzeugen. Die Kurbelwelle 21 und die
Nockenwelle 25 sind miteinander über die schematisch
dargestellte Verbindung 28 verbunden. Üblicherweise rotiert
die Kurbelwelle doppelt so schnell wie die Nockenwelle.
Die Geberscheibe 20 wird mit Hilfe eines Sensors 29
abgetastet, der ein Signal S1 an das Steuergerät 30 der
Brennkraftmaschine abgibt. Die Winkelstellung der
Nockenwelle wird mit Hilfe des Sensors 31 ermittelt, der als
Absolutsensor ausgestaltet ist und die Sensorelemente 32, 33
umfaßt und zum Beispiel dem Sensor 12 der Fig. 1
entspricht. Als Sensor kann ein nach dem magnetoresistiven
oder Hallprinzip arbeitender Sensor eingesetzt werden. Die
Ausgestaltung der Geberscheibe 25 läßt sich auch auf andere
Weise vornehmen. Wesentlich ist, daß das mit der Nockenwelle
rotierende Magnetfeld vom feststehenden Sensor 31, der das
Signal S2 an das Steuergerät 30 liefert, ausgewertet wird.
Neben den Signalen S1 und S2 erhält das Steuergerät 30 über
entsprechende Eingänge weitere für die Steuerung bzw.
Regelung der Brennkraftmaschine erforderliche
Eingangsgrößen, beispielsweise ein Zündungseinsignal 34
sowie weitere Signale von nicht näher bezeichneten Sensoren
35. Ausgangsseitig stellt das Steuergerät 30 Signale für die
Zündung und Einspritzung für nicht näher bezeichnete
entsprechende Komponenten der Brennkraftmaschine zur
Verfügung, die zugehörigen Ausgänge des Steuergeräts sind
mit 36 und 37 bezeichnet.
Das Steuergerät 30 umfaßt eine Eingangs- sowie
Ausgangsbeschaltung 38, 39, eine zentrale Prozessoreinheit
40 sowie Speicher 41. Die zentrale Prozessoreinheit führt
die erforderlichen Berechnungen durch.
Die Auswerteschaltung nach Fig. 2 ist üblicherweise
Bestandteil des Sensors 31, sie kann jedoch prinzipiell im
Steuergerät integriert werden. Eine weitere
Signalaufbereitungsschaltung, die aus der
winkelproportionalen Sensorausgangsspannung U ein
pulsweitenmoduliertes Signal bildet, kann ebenfalls
Bestandteil des Sensors oder des Steuergeräts sein. Da es
prinzipiell bekannt ist, wie aus einer winkelproportionalen
Spannung U ein pulsweitenmoduliertes Signal S2 erzeugt wird,
soll darauf an dieser Stelle nicht näher eingegangen werden.
Wesentlich ist, daß das Steuergerät bzw. der zentrale
Prozessor des Steuergeräts aus dem pulsweitenmodulierten
Signal die Winkelstellung ermittelt und in einer weiteren
Ausgestaltung der Erfindung auch die Winkelzuordnung
zwischen den beiden Wellen, als beispielsweise der
Kurbelwelle 21 und der Nockenwelle 25 bestimmt.
Im folgenden soll zunächst ein Verfahren beschrieben werden,
bei dem die aktuelle Winkelposition einer drehenden Welle,
beispielsweise der Nockenwelle 21 einer Brennkraftmaschine
bestimmt wird. Mit diesem Verfahren ist eine Bestimmung der
Winkellage auch bei Drehzahl Null, das heißt bei stehender
Brennkraftmaschine möglich, da der Sensor 31 ein
Absolutsensor ist. Es können somit bereits bei stehendem
Motor bzw. bei beginnen der Drehung Aktivitäten, die eine
Winkelzuordnung benötigen, ausgelöst werden. Solche
Aktivitäten sind beispielsweise die sequentielle
Einspritzung, Direkteinspritzung oder Zündung, die vom
Steuergerät ausgelöst werden können, sobald es die aktuelle
Winkelstellung kennt.
Im weiteren wird ein Verfahren beschrieben, bei dem die
Winkelzuordnung zweier drehender Wellen zueinander bestimmt
wird. Eine Anwendung hierzu kann die Bestimmung der
Winkelzuordnung zwischen einer Kurbelwelle und einer
Nockenwelle einer Brennkraftmaschine sein. Dabei ist das
Verfahren besonders dann interessant, wenn damit eine
Nockenwellenverstellung registriert werden kann oder wenn
eine gegenseitige Plausibilisierung der Signale erforderlich
ist. Weiterhin kann eine Adaption des Winkelbezugspunktes
der ersten Welle (Nockenwelle) bestimmt werden, wenn diese
fest an die zweite Welle (Kurbelwelle) gekoppelt ist und
sich die erste Welle in einer definierten Position befindet.
Damit lassen sich Toleranzen des Sensorsystems kompensieren.
Die Erläuterung der Vorgehensweise kann anhand der in Fig. 5
dargestellten Signale erfolgen. Das Signal S2 stellt dabei
das pulsweitenmodulierte Ausgangssignal des
Nockenwellensensors 31 dar, der als Absolutwinkelsensor
ausgestaltet ist. Das Signal S1 stellt das aufbereitete
Ausgangssignal des Sensors 20 dar. Dieser Sensor ist als
Inkrementalwinkelsensor ausgestaltet und liefert das
Kurbelwellensignal.
Ein Steuergerät erfaßt die Flankenwechsel des
Eingangssignals per Interrupt und speichert die Zeiteinträge
tj in einem Ringspeicher ab. Zu jedem beliebigen Zeitpunkt t
wird der aktuelle Winkel bestimmt nach dem nachfolgenden
Verfahren. Insbesondere bietet sich hier eine Aktualisierung
des Winkels in einem festen Zeitraster an:
Der aktuelle Winkel (Nockenwelle) zum Zeitpunkt tj wird bestimmt mit:
Der aktuelle Winkel (Nockenwelle) zum Zeitpunkt tj wird bestimmt mit:
αj,1 = K.(τj-τ0) + α0,1
mit τj = (tj-tj-1)/T
und
T: Periode, T = (tj-1-tj-3)
K: Konstante
τ0: Offset Tastverhältnis
α0,1: Bezugswinkel (Nockenwelle)
τ: "high"-Phase von S2.
mit τj = (tj-tj-1)/T
und
T: Periode, T = (tj-1-tj-3)
K: Konstante
τ0: Offset Tastverhältnis
α0,1: Bezugswinkel (Nockenwelle)
τ: "high"-Phase von S2.
Weiter ergibt sich der Winkel zu jedem beliebigen Zeitpunkt
t zwischen tj und tj+2 aus:
α1 = αj,1 + ((t-tj)/(tj-tj-2)).(αj,1-αj-2,1).
Weiterhin kann das Signal auf Plausibilität geprüft werden:
T = Tsoll ± ΔT
mit
Tsoll: Soll-Periodenzeit
ΔT: zulässige Abweichung
T = Tsoll ± ΔT
mit
Tsoll: Soll-Periodenzeit
ΔT: zulässige Abweichung
Ein Steuergerät erfaßt die Flankenwechsel des
Eingangssignals der ersten und zweiten Welle per Interrupt
und speichert die Zeiteinträge tj bzw. tzi in jeweils einem
Ringspeicher ab. Zu jedem beliebigen Zeitpunkt t kann die
Winkelzuordnung der beiden Wellen am Zeitpunkt tj mit
nachfolgendem Verfahren bestimmt werden. Insbesondere bietet
sich hier eine Aktualisierung des Winkels in einem festen
Zeitraster an.
Zwischen zwei Wellen, die miteinander über eine gegebene
Übersetzung verbunden sind, ergibt sich mit αj,1 (siehe
oben) und
α2(tj) = α1,2 + ((tj-tzi)/(tzi-tzj-1)).(αj,2-αj-1,2)
mit
α2(tj): Winkel der Welle 2 zum Zeitpunkt tj
αi,2: Winkelposition am letzten Inkrement oder Segment
(αi,2-αi-1,2): Winkellänge des letzten Inkrements oder Segments auf der Welle 2
tzi: Zeiteinträge an den Flanken der Welle 2
die Winkelzuordnung:
α2(tj): Winkel der Welle 2 zum Zeitpunkt tj
αi,2: Winkelposition am letzten Inkrement oder Segment
(αi,2-αi-1,2): Winkellänge des letzten Inkrements oder Segments auf der Welle 2
tzi: Zeiteinträge an den Flanken der Welle 2
die Winkelzuordnung:
αj,1-2 = α2(tj) - αj,1.
Diese Winkelzuordnung stellt bei einer Nockenwellenverstellung
den Verstellwinkel der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle
dar. Ist die Nockenwelle in einer definierten Referenzstellung,
kann über die dann vorliegende Zuordnung der Bezugspunkt der
Nockenwelle α0,1 (siehe oben) bestimmt werden.
Wird die erfindungsgemäße Einrichtung zur Winkelerfassung und
Winkelzuordnung wie vorstehend beschrieben im Zusammenhang mit
der Auswertung der Stellung der Kurbel- bzw. der Nockenwelle
(21, 25) oder der Nockenwellen bei einer Brennkraftmaschine
eingesetzt, lassen sich verschiedene Funktionsverbesserungen
realisieren, je nachdem um was für eine Brennkraftmaschine es
sich handelt. Beispielsweise ist ein Schnellstart der
Brennkraftmaschine möglich, da unmittelbar nach Inbetriebnahme
die genaue Motorposition noch bei einer Drehzahl von n = 0
durchführbar ist. Weiterhin ist eine schnelle und sichere
Starterkennung möglich. Es kann unmittelbar nach Drehbeginn
"Motor dreht" erkannt werden. Eine einfache und schnelle
Synchronisation ist sofort nach der Starterkennung möglich.
Damit sind frühe zylinderrichtige Einspritzungen auslösbar. Es
kann also eine sequentielle Kraftstoffeinspritzung (SEFI)
bereits ab Drehzahl n = 0 erfolgen.
Gegenüber den heutigen Brennkraftmaschinen mit
Schnellstartfunktion ist ein reduzierter Softwareaufwand
erzielbar. Die Drehzahl- und Phasengeber-Diagnose vereinfacht
sich. Ein Drehzahlgebernotlauf ist durchführbar, da eine
einfache sichere und schnelle Notlaufsynchronisation möglich
ist. Bei einem Unfall ist eine sichere und schnelle
Unterdrehzahlerkennung möglich und zur Abschaltung der
Elektrokraftstoffpumpe, Zündung und Einspritzung verfügbar. Eine
Drehrichtungserkennung unterbindet Zündungs- und
Einspritzausgaben beim Abwürgen des Motors.
Bei Brennkraftmaschinen mit variabler Nockenwellenverstellung
ist diese mit Hilfe des erfindungsgemäßen Systems auswertbar.
Eine Diagnose der Nockenwellenverstellung ist durch
Inbezugsetzung der Meßergebnisse möglich. In einer
Einfachversion läßt sich eine Brennkraftmaschine ohne
Drehzahlgeber ausgestalten, bei der die Ansteuerimpulse wie beim
Drehzahlgebernotlauf gebildet werden. Ein Schnellstart ist auch
bei Kraftstoffdirekteinspritzung mit einem sogenannten common
rail möglich. Das eingesetzte Sensorsystem ist relativ einfach
aufgebaut.
Claims (11)
1. Einrichtung zur Drehwinkelerfassung und Winkelzuordnung
eines drehbaren Elements bei der unter Auswertung von
beeinflußbaren Eigenschaften einer Sensoranordnung eine vom
drehbaren Element erzeugte oder beeinflußte Eigenschaft
detektierbar ist, wobei die Sensoranordnung ein von der
Winkelstellung eindeutiges abhängiges Signal abgibt, dadurch
gekennzeichnet, daß dieses Signal in ein pulsweitenmodu
liertes Signal gewandelt wird, aus dessen Tastverhältnis
eine Recheneinrichtung die tatsächliche Winkelstellung
ermittelt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die beeinflußbare Eigenschaft magnetischer Natur ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sensoranordnung zweier
Sensorelemente umfaßt, die nach dem Hall- und/oder
magnetoresistiven Prinzip arbeiten, daß die Sensorelemente
mit gegeneinander um 90° phasenverschobenen Strömen
beaufschlagt werden und die Ausgangsspannungen der
Sensorelemente addiert werden und in einem Phasenkomparator
und einem sich anschließenden Tiefpaß zu einer
winkelproportionalen Ausgangsspannung verarbeitet werden.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Element die
Nockenwelle einer Brennkraftmaschine ist und die
Recheneinrichtung das Steuergerät bzw. die zentrale
Prozessoreinheit des Steuergeräts einer Brennkraftmaschine
ist.
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung den
Flankenwechsel des PWM-Signals per Interrupt erfaßt und die
Zeiteinträge tj abspeichert und der aktuelle Winkel αj,1 zum
Zeitpunkt tj bestimmt wird nach folgender Beziehung:
αj,1 = K.(τj-τ0) + α0,1
mit
τj = (tj-tj-1)/T.
αj,1 = K.(τj-τ0) + α0,1
mit
τj = (tj-tj-1)/T.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
der Winkel zu jedem beliebigen Zeitpunkt t zwischen tj und
tj+2 berechnet wird nach der Gleichung:
α1 = αj,1 + ((t-tj)/(tj-tj-2)).(αj,1-αj-2,1).
α1 = αj,1 + ((t-tj)/(tj-tj-2)).(αj,1-αj-2,1).
7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Plausibilitätsprüfung stattfindet,
indem geprüft wird, ob die Periodenzeit gleich einer Soll-
Periodenzeit ± einer zulässigen Abweichung entspricht und
falls nicht auf Fehler erkannt wird.
8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelzuordnung zwischen dem
rotierenden Teil und einem weiteren rotierenden Teil
ermittelt wird, insbesonders die Winkelzuordnung zwischen
der Nockenwelle und der Kurbelwelle einer
Brennkraftmaschine.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuergerät die Flankenwechsel beider Eingangssignale
per Interrupt erfaßt und die Zeiteinträge tj bzw. tzi
abspeichert und die Winkelzuordnung der beiden Wellen
ermittelt nach der Beziehung:
α2(tj) = α1,2 + ((tj-tzi)/(tzi-tzj-1)).(αj,2-αj-1,2)
mit
α2(tj): Winkel der Welle 2 zum Zeitpunkt tj
αi,2: Winkelposition am letzten Inkrement oder Segment
(αi,2-αi-1,2): Winkellänge des letzten Inkrements oder Segments auf der Welle 2
tzi: Zeiteinträge an den Flanken der Welle 2.
α2(tj) = α1,2 + ((tj-tzi)/(tzi-tzj-1)).(αj,2-αj-1,2)
mit
α2(tj): Winkel der Welle 2 zum Zeitpunkt tj
αi,2: Winkelposition am letzten Inkrement oder Segment
(αi,2-αi-1,2): Winkellänge des letzten Inkrements oder Segments auf der Welle 2
tzi: Zeiteinträge an den Flanken der Welle 2.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Aktualisierung der Winkelberechnung in einem festen
Zeitraster erfolgt.
11. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die berechneten Winkelstellungen
bzw. Winkelzuordnungen zur Optimierung der Funktionen der
Brennkraftmaschine verarbeitet werden.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997137999 DE19737999B4 (de) | 1997-08-30 | 1997-08-30 | Einrichtung zur Winkelerfassung und Winkelzuordnung |
GB9818744A GB2328752B (en) | 1997-08-30 | 1998-08-27 | A device for angular measurement and angular coordination |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997137999 DE19737999B4 (de) | 1997-08-30 | 1997-08-30 | Einrichtung zur Winkelerfassung und Winkelzuordnung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19737999A1 true DE19737999A1 (de) | 1999-03-04 |
DE19737999B4 DE19737999B4 (de) | 2009-09-10 |
Family
ID=7840748
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1997137999 Expired - Fee Related DE19737999B4 (de) | 1997-08-30 | 1997-08-30 | Einrichtung zur Winkelerfassung und Winkelzuordnung |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19737999B4 (de) |
GB (1) | GB2328752B (de) |
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19962153A1 (de) * | 1999-12-22 | 2001-07-12 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung der Winkellage rotierender Maschinenteile |
DE10008537A1 (de) * | 2000-02-24 | 2001-09-06 | Bosch Gmbh Robert | Messvorrichtung zur berührungslosen Erfassung eines Drehwinkels |
WO2001079662A1 (de) * | 2000-04-14 | 2001-10-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur regelung eines stellgliedes |
US6534971B1 (en) | 1999-04-21 | 2003-03-18 | Robert Bosch Gmbh | Measurement device for the non-contact detection of an angle of rotation |
EP1363404A1 (de) * | 2002-05-08 | 2003-11-19 | Micronas GmbH | Pulsweitenmoduliertes Sensorausgangssignal |
DE10231081A1 (de) * | 2002-07-04 | 2004-01-29 | Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr | Verfahren und Vorrichtung zur Signalauswertung |
DE102004036710B4 (de) * | 2003-08-01 | 2006-11-02 | General Motors Corp. (N.D.Ges.D. Staates Delaware), Detroit | Auf PWM und veränderlicher Frequenz basierende Positionsanzeiger |
FR2893410A1 (fr) * | 2005-11-15 | 2007-05-18 | Moving Magnet Tech Mmt | Capteur de position angulaire magnetique pour une course allant jusqu'a 360 |
FR2893409A1 (fr) * | 2005-11-15 | 2007-05-18 | Moving Magnet Tech | CAPTEUR DE POSITION ANGULAIRE MAGNETIQUE POUR UNE COURSE ALLANT JUSQU'A 360 o |
CN100338345C (zh) * | 2003-07-14 | 2007-09-19 | 本田技研工业株式会社 | 具有安装于发动机组的检测器的车辆用内燃机 |
DE10160984B4 (de) * | 2000-12-05 | 2010-07-08 | Ford Motor Co., Dearborn | Verfahren und System zur Bestimmung eines Fahrzeugzustands "Verbrennungsmotor angeschaltet" |
DE102010054554A1 (de) | 2009-12-22 | 2011-06-30 | Schaeffler Technologies GmbH & Co. KG, 91074 | Geberrad für eine Kurbelwellenwinkel-Sensoranordnung |
DE10032332B4 (de) * | 2000-07-04 | 2014-05-22 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Ermittlung der Winkellage einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine |
WO2021004574A1 (de) * | 2019-07-10 | 2021-01-14 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Verbrennungsmotor und verfahren zum betrieb eines elektromechanischen nockenwellenverstellers |
DE102012210723B4 (de) * | 2011-06-28 | 2021-02-11 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) | Verfahren zum Kalibrieren einer Motor-Kurbelwellen-Nockenwellen-Korrelation und für einen verbesserten Fahrzeug-Notfahrmodus |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7382120B2 (en) | 2006-04-26 | 2008-06-03 | Honeywell International Inc. | Rotary position sensor with rectangular magnet and hall sensors placed in association with the surface of the magnet |
CA2655393A1 (en) * | 2006-06-14 | 2007-12-21 | Vectrix Corporation | Vehicle with contactless throttle control |
EP2161547A1 (de) * | 2008-09-05 | 2010-03-10 | Magneti Marelli Powertrain S.p.A. | Steuereinheit und Verfahren zur bestimmung der Winkelposition einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine |
FR2967770B1 (fr) | 2010-11-18 | 2012-12-07 | Continental Automotive France | Capteur de mesure de position angulaire et procede de compensation de mesure |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3618891A1 (de) * | 1986-06-05 | 1987-12-10 | Siemens Ag | Verfahren zur ermittlung von lageistwerten einer sich drehenden vorrichtung und schaltungsanordnung zur durchfuehrung des verfahrens |
US5280238A (en) * | 1988-10-20 | 1994-01-18 | Kayaba Kogyo Kabushiki Kaisha | System for processing position signals that are reponsive to displacement of an object |
US5182943A (en) * | 1989-11-24 | 1993-02-02 | Mitsubishi Denki K.K. | Cylinder identification apparatus |
JP2657862B2 (ja) * | 1991-09-30 | 1997-09-30 | 富士重工業株式会社 | 内燃機関のクランク角及び気筒判定方法 |
WO1993009393A1 (en) * | 1991-11-06 | 1993-05-13 | Orbital Engine Company (Australia) Pty. Limited | Method and apparatus for determining position of a body in cyclic movement |
DE4310460C2 (de) * | 1993-03-31 | 2003-12-18 | Bosch Gmbh Robert | Geberanordnung zur schnellen Zylindererkennung bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine |
DE19543564A1 (de) * | 1994-11-22 | 1996-05-23 | Bosch Gmbh Robert | Anordnung zur berührungslosen Drehwinkelerfassung eines drehbaren Elements |
JP3325155B2 (ja) * | 1995-04-21 | 2002-09-17 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関制御装置 |
DE19624194A1 (de) * | 1996-06-18 | 1998-01-02 | Bosch Gmbh Robert | Drehzahlsignalausgabe |
-
1997
- 1997-08-30 DE DE1997137999 patent/DE19737999B4/de not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-08-27 GB GB9818744A patent/GB2328752B/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6534971B1 (en) | 1999-04-21 | 2003-03-18 | Robert Bosch Gmbh | Measurement device for the non-contact detection of an angle of rotation |
DE19962153A1 (de) * | 1999-12-22 | 2001-07-12 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung der Winkellage rotierender Maschinenteile |
DE19962153B4 (de) * | 1999-12-22 | 2006-02-23 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Erfassung der Winkellage rotierender Maschinenteile |
DE10008537A1 (de) * | 2000-02-24 | 2001-09-06 | Bosch Gmbh Robert | Messvorrichtung zur berührungslosen Erfassung eines Drehwinkels |
WO2001079662A1 (de) * | 2000-04-14 | 2001-10-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur regelung eines stellgliedes |
DE10032332B4 (de) * | 2000-07-04 | 2014-05-22 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Ermittlung der Winkellage einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine |
DE10160984B4 (de) * | 2000-12-05 | 2010-07-08 | Ford Motor Co., Dearborn | Verfahren und System zur Bestimmung eines Fahrzeugzustands "Verbrennungsmotor angeschaltet" |
EP1363404A1 (de) * | 2002-05-08 | 2003-11-19 | Micronas GmbH | Pulsweitenmoduliertes Sensorausgangssignal |
DE10220844B4 (de) * | 2002-05-08 | 2006-05-11 | Micronas Gmbh | Verfahren zur Übertragung von Messwerten mittels eines pulsmodulierten Signals sowie zugehöriger Sensor und System mit Sensor |
DE10231081B4 (de) * | 2002-07-04 | 2006-01-26 | Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr | Verfahren und Vorrichtung zur Signalauswertung |
DE10231081A1 (de) * | 2002-07-04 | 2004-01-29 | Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr | Verfahren und Vorrichtung zur Signalauswertung |
CN100338345C (zh) * | 2003-07-14 | 2007-09-19 | 本田技研工业株式会社 | 具有安装于发动机组的检测器的车辆用内燃机 |
DE102004036710B4 (de) * | 2003-08-01 | 2006-11-02 | General Motors Corp. (N.D.Ges.D. Staates Delaware), Detroit | Auf PWM und veränderlicher Frequenz basierende Positionsanzeiger |
WO2007057563A1 (fr) * | 2005-11-15 | 2007-05-24 | Moving Magnet Technologies | Capteur de position angulaire magnetique pour une course allant jusqu'a 360° |
FR2893409A1 (fr) * | 2005-11-15 | 2007-05-18 | Moving Magnet Tech | CAPTEUR DE POSITION ANGULAIRE MAGNETIQUE POUR UNE COURSE ALLANT JUSQU'A 360 o |
CN101384883B (zh) * | 2005-11-15 | 2013-03-27 | Mmt股份公司 | 行程达360°的磁角位置传感器 |
US8519700B2 (en) | 2005-11-15 | 2013-08-27 | Mmt Sa | Magnetic angular position sensor including an isotropic magnet |
FR2893410A1 (fr) * | 2005-11-15 | 2007-05-18 | Moving Magnet Tech Mmt | Capteur de position angulaire magnetique pour une course allant jusqu'a 360 |
DE102010054554A1 (de) | 2009-12-22 | 2011-06-30 | Schaeffler Technologies GmbH & Co. KG, 91074 | Geberrad für eine Kurbelwellenwinkel-Sensoranordnung |
WO2011076178A2 (de) | 2009-12-22 | 2011-06-30 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Geberrad für eine kurbelwellenwinkel-sensoranordnung |
WO2011076178A3 (de) * | 2009-12-22 | 2011-09-09 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Geberrad für eine kurbelwellenwinkel-sensoranordnung |
CN102713527A (zh) * | 2009-12-22 | 2012-10-03 | 舍弗勒技术股份两合公司 | 用于曲轴角度传感装置的发送轮 |
DE102012210723B4 (de) * | 2011-06-28 | 2021-02-11 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) | Verfahren zum Kalibrieren einer Motor-Kurbelwellen-Nockenwellen-Korrelation und für einen verbesserten Fahrzeug-Notfahrmodus |
WO2021004574A1 (de) * | 2019-07-10 | 2021-01-14 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Verbrennungsmotor und verfahren zum betrieb eines elektromechanischen nockenwellenverstellers |
US11821343B2 (en) | 2019-07-10 | 2023-11-21 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Internal combustion engine and method for operating an electromechanical camshaft adjuster |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB9818744D0 (en) | 1998-10-21 |
DE19737999B4 (de) | 2009-09-10 |
GB2328752B (en) | 1999-11-10 |
GB2328752A (en) | 1999-03-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE19737999B4 (de) | Einrichtung zur Winkelerfassung und Winkelzuordnung | |
EP0262166B1 (de) | Verfahren zur erkennung des arbeitstaktes eines zylinders einer brennkraftmaschine | |
DE4310460C2 (de) | Geberanordnung zur schnellen Zylindererkennung bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine | |
EP0230560B1 (de) | Geberanordnung | |
EP3555571B1 (de) | Sensorsystem zur bestimmung mindestens einer rotationseigenschaft eines um mindestens eine rotationsachse rotierenden elements | |
DE19851942B4 (de) | Drehzahl-, Richtungs- und Beschleunigungssensor für eine rotierende Welle | |
EP1194687B1 (de) | Verfahren zur korrektur eines winkelfehlers eines absolutwinkelgebers | |
DE102019115787B3 (de) | Verfahren zur Ermittlung des Winkels des Rotors eines Elektromotors, Steuergerät sowie Fahrzeug | |
EP2195616B1 (de) | Impulsgeber für eine vorrichtung, insbesondere für einen tachographen, und verfahren zum betreiben des impulsgebers | |
DE19609857C2 (de) | Verbrennungsmotor-Steuergerät | |
EP3669194B1 (de) | Drehzahlsensoranordnung | |
EP3721175B1 (de) | Sensorsystem zur bestimmung mindestens einer rotationseigenschaft eines um mindestens eine rotationsachse rotierenden elements | |
DE19962153B4 (de) | Verfahren zur Erfassung der Winkellage rotierender Maschinenteile | |
EP0083594B1 (de) | Vorrichtung zur erzeugung einer drehzahlabhängigen signalfolge | |
DE4129344A1 (de) | Einrichtung zur erfassung des drehwinkels von zwei rotierenden teilen | |
DE102019122558B4 (de) | Verfahren zur Ermittlung des Winkels des Rotors und/oder der Winkelgeschwindigkeit eines Elektromotors, Steuergerät sowie Fahrzeug | |
EP0443175B1 (de) | Zündanlage für Brennkraftmaschinen | |
DE69012069T2 (de) | Prüfvorrichtung des betriebsstandes des lenkrads eines fahrzeugs. | |
DE4418539A1 (de) | Einrichtung zur Messung der Relativlage zweier Teile | |
DE10020165B4 (de) | Verfahren zur Drehzahlerfassung durch Überlagerung von Gebersignalen | |
DE19638386A1 (de) | Stellungsgeber für eine drehbare Welle eines Fahrzeugs | |
EP0814247B1 (de) | Drehzahlsignalausgabe | |
DE102017221761A1 (de) | Sensorsystem zur Bestimmung mindestens einer Rotationseigenschaft eines um mindestens eine Rotationsachse rotierenden Elements | |
DE102022211049A1 (de) | Sensorsystem zur Bestimmung mindestens einer Rotationseigenschaft eines um mindestens eine Rotationsachse rotierenden Elements | |
DD213721B1 (de) | Anordnung zur totpunktbestimmung bei hubkolbenmaschinen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8120 | Willingness to grant licenses paragraph 23 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20130301 |