DE2834616B2

DE2834616B2 - Impulsgenerator

Info

Publication number: DE2834616B2
Application number: DE2834616A
Authority: DE
Inventors: Kenji Yokohama Masaki; Hastuo Yokosuka Nagaishi; Suzuo Suzuki
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1977-08-08
Filing date: 1978-08-07
Publication date: 1981-06-19
Also published as: DE2834616C3; US4231331A; GB2003671A; GB2003671B; DE2834616A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Impulsgenerator zur Abtastung der Winkelstellung einer sich drehenden Welle, mit einer mit der Welle drehbaren Scheibe mit einer Anzahl von in gleichen Winkelabständen liegenden Segmentabschnitten, wenigstens einer feststehend angeordneten Elektrode angrenzend an die Scheibe, welche Elektrode mit einer Gleichspannungsquelle zur Erzeugung von Corona-Entladungen beim Passieren der einzelnen Segmentabschnitte verbunden ist, und einem Impedanz-Element, das mit der Elektrode eine elektrische Schaltung bildet und ein Spannungssignal entsprechend den Corona-Entladungen erzeugt.

Ein derartiger Impulsgenerator ist im wesentlichen der FR-PS 5 54 094 zu entnehmen. Gemäß dieser FR-PS ist ein auf dem Umfang mit radial vorspringenden Fingern besetztes Rad vorgesehen. Beiderseits der Bewegungsbahn der Finger befinden sich Elektroden zur Bildung einer Corona-Entladung, deren Impuls eine Abtastung der Winkeländerung ermöglicht. Bei einer derartigen Lösung können zwar laufende Winkeländerungen ständig erfaßt werden, jedoch fehlt es an einer Zuordnung zu einer bestimmten Ausgangs- oder Grundstellung der Drehung des Rades. Diese kann allenfalls durch Zählen der laufend eingehenden Impulse ermittelt v/erden, jedoch würde eine Fehlabtastung auch nur einzelner Impulse zu einer Verschiebung der Grundstellung führen, die sich im laufenden Betrieb u. U. ständig vergrößern müßte.

Aus der FR-PS 4 42 006 sind Einzelheiten von Corona-Elektroden bekannt, ohne daß jedoch ein näherer Bezug zur vorliegenden Anmeldung besteht.

Die US-PS 39 41 103 beschreibt eine Vorrichtung zur Abtastung der Winkelstellung einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine und zeigt im einzelnen eine mit der Kurbelwelle drehbare Scheibe, die zwei konzentrische Reihen von Zähnen mit unterschiedlicher Teilung aufweist, in die Signalgeber eingesetzt werden können. Während die Impulse des ersten der Signalgeber laufend gezählt werden, liefert der zweite Signalgeber Hilfsimpulse, mit denen die Auswertung der ersten Impulse gesteuert wird. Es sind daher zwei getrennte Abtast- und Auswertungssysteme erforderlich, die einen verhältnismäßig großen Bauaufwand bedeuten und die Möglichkeit gegenseitiger Störungen nahelegen.

Eine weitere vergleichbare Lösung, die dem Anmeldungsgegenstand jedoch nicht näherkommt, zeigt die DE-OS 24 41 437.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Impulsgenerator zur Abtastung der Winkelstellung einer sich drehenden Welle gemäß dem Gattungsbegriff

zu schaffen, der es gestattet, mit ein und derselben Abtasteinrichtung sowohl eine Feinerfassung der jeweiligen Winkelstellung als auch die Ermittlung einer bestimmten Bezugsstellung der Welle bzw. der Vollendung einer Wellendrehung durchzuführen.

Diese Aufgabe wird bei einem crfindungsgemäßen Impulsgenerator der gattungsgemäßen Art dadurch gelöst, daß einer der Segmentabschnitte derart abweichend von den übrigen Segmentabschnitten ausgebildet ist, daß in der elektrischen Schaltung ein Spannungrsignal abweichender Amplitude erzeugt wird, und daß die Winkelposition des abweichenden Segmentabschnitts einem bestimmten Bezugswinkel der Wellendrehung zugeordnet ist

Es besteht also die Möglichkeit, bei einer fortlaufenden Reihe von Impulsen jeweils bei Vollendung einer Wellendrehung einen stärkeren oder zumindest abweichenden Impuls zu liefern. Dies ergibt zahlreiche Aliwendungsmöglichkeiten, da der abweichende Impuls auf elektronischem Wege ohne Schwierigkeiten gesondert erfaßt werden kann und beispielsweise einer gesonderten Zeitschaltung oder einem gesonderten Zählwerk zugeführt werden kann. Demgegenüber ist der Mehraufwand für die zusätzliche Ermittlung der Bezugsstellung der Welle unbedeutend, da nur eine geringfügige Änderung der ausgewählten Position der Scheibe und der Abtastschaltung erforderlich ist

Entsprechend einer bevorzugten Ausführur gsform der Erfindung ist die Scheibe elektrisch isolierend ausgebildet und weist eine Anzahl von in gleichen Winkelabständen liegenden radialen Schlitzen auf, die jeweils einen Luftspalt zwischen zwei einander gegenüberliegenden Elektroden bilden. Einer der Schlitze kann in seinen Abmessungen von den übrigen Schlitzen abweichen, oder einer der Zähne zwischen den Schlitzen kann in Radialrichtung langer oder kürzer als die übrigen Zähne ausgebildet sein. Weitere Einzelner ten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

F i g. 1 ist eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Impulsgenerators;

Fig.2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie H-II in Fig.l;

F i g. 3 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform der Fig. 1;

F i g. 4 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform der F i g. 3.

Im Folgenden soll als Anwendungsbeispiel der Erfindung auf die Abtastung der Winkelstellung einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine Bezug genommen werden.

In F i g. 1 ist ein Corona-Entladungs-Detekto^r 100 zur Abtastung der Winkelstellung einer Kurbelwelle gezeigt Der Detektor 100 umfaßt eine aus isolierendem Material bestehende Scheibe 101, die auf einer Kurbelwelle 102 befestigt und mit dieser drehbar ist. Die Scheibe 101 weist eine Anzahl von in gleichen Winkelabständen liegenden, radial verlaufenden Schlitzen 103 gleicher Form auf. Einer der Schlitze, der mit 103a bezeichnet ist, ist in Radialrichtung langer als die übrigen Schlitze 103 und so angeordnet, daß seine Position dem oberen Totpunkt des Maschinen-Zylinders entspricht. Eine Nadel-Elektrode 104 ist feststehend gegenüber der rotierenden Scheibe 101 angeordnet und elektrisch mit einer Klemme· einer Gleichspannungsquelle 105 verbunden, deren andere Quelle mit Masse in Verbindung steht Die Elektrode 104 weist mit einer Spitze in Richtung einer Seite der geschlitzten, drehbaren Scheibe 101.

Angrenzend an die andere Seite der Scheibe 101 ist eine Platten-Elektrode 106 gegenüber der Nadel-Elektrode 104 angeordnet Die Platten-Elektrode 106 ist elektrisch über einen Widerstand 107 mit Masse verbunden. Durch Anlegen eir.es hohen Gleichspannungspotentials an die Nadel-Elektrode 104 wird eine Corona-Entladung zwischen den beiden Elektroden 104 und 106 erzeugt wenn sich ein Schlitz 103 gegenüber der Position der Nadel-Elektrode 104 befindet Geladene Teilchen gehen durch den entsprechenden Schlitz zu der ionen-sammelnden Elektrode 106 hindurch und werden über den Widerstand 107 an Masse abgeleitet wobei sie eine Spannung über den Widerstand erzeugen. Diese Spannung wird durch einen Verstärker 108 verstärkt und an eine Auswertungsschaltung abgegeben, auf die später eingegangen werden soll. Die Corona-Entladung wird unterbrochen, wenn die Scheibe 101 weiter gedreht wird, so daß die Spannung über den Widerstand 107 entfällt Auf diese Weise wird für jeden Schlitz 103 ein elektrischer Impuls erzeugt, und die Frequenz des Impulses ist proportional zu der Drehzahl der Kurbelwelle 102 und damit zu der Maschinendrehzahl.

Wenn der Zylinder (Kolben) im oberen Totpunkt steht Hegt der Schlitz 103a gegenüber der Nadel-Elektrode 104. Aufgrund seiner Größe und Tiefe gestattet der Schlitz 103a die Erzeugung eines Impulses mit großer Amplitude, so daß die Auswertungsschaltung den Impuls von den anderen Impulsen unterscheiden kann. Ein Zähler kann verwendet werden, der jeden Impuls entsprechend jedem Schlitz 103, vom Zeitpunkt des stärkeren Impulses beim oberen Totpunkt entsprechend dem Schlitz 103a beginnend, zählt und die Winkelversteliung oder den Winkel der Kurbelwelle 102, bezogen auf den oberen Totpunkt, ermittelt.

F i g. 3 veranschaulicht eine Abwandlung der Ausführungsform der Fig.l. In diesem Falle besteht die Scheibe 101 aus leitendem Material, und sie weist eine Anzahl von in gleichen Abständen liegenden Zähnen UO auf, die sich in Radialrichtung nach außen vom Umfang der Scheibe erstrecken. Die Kurbelwelle 102 ist elektrisch mit Masse über ein Kontaktglied 111 verbunden, so daß die Scheibe 101 auf dem Potential der Masse liegt. Die Nadel-Elektrode 104 weist mit ihrer Spitze in Richtung der Mitte der Scheibe und erzeugt eine Corona-Entladung über den Spalt zwischen jedem Zahn und der Nadel-Elektrode, wenn ein Zahn der Nadel-Elektrode gegenüberliegt. Da die Stärke der Corona-Entladung umgekehrt proportional zu dem Luftspalt ist, ist die Spannung, die an dem Widerstand 107 gebildet wird, eine pulsierende Spannung. Einer der Zähne HO ist länger und erzeugt eine pulsierende Spannung großer Amplitude, so daß eine Unterscheidung gegenüber den übrigen Impulsen und eine Ermittlung des oberen Totpunktes möglich ist.

Fig.4 zeigt eine weitere Abwandlung, bei der die Scheibe 101 zusammengesetzt ist aus einer mittleren Scheibe 115 aus Metall, die auf der Welle 102 befestigt ist, einer Anzahl von Nadeln 116, die mit einem Ende mit der mittleren Scheibe 115 verbunden sind und sich radial nach außen in Richtung der Nadel-Elektrode 104 erstrecken, und einer isolierenden Scheibe 117 in der Form eines Kunststoff-Formstücks, in das die Scheibe 115 und die Nadeln 116 eingebettet sind. Die isolierende

Scheibe 117 weist eine Anzahl von Ausschnitten 118 auf ihrem Umfang auf, die so angeordnet sind, daß sich die Nadeln 116 jeweils teilweise in die Ausschnitte 118 hinein erstrecken. Die radiale Länge der Nadeln 116 ist geringer als die radiale Ausdehnung der Ausschnitte 118. ausgenommen bei einer Nadel 116a, die wiederum als Detektor für den oberen Totpunkt dient. Die Ausschnitte 118 bilden einen Luftraum um die äußeren

Enden der Nadeln 116 herum, der die Erzeugung von Funken gestattet, während die zwischen den Ausschnitten 118 liegenden Zähne 119 die zuvor gebildete Corona-Entladung unterbrechen und nebeneinanderliegende Nadeln gegeneinander isolieren, so daß verhindert wird, daß gleichzeitig mehr als eine Corona-Entladung eintritt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Impulsgenerator zur Abtastung der Winkelstellung einer sich drehenden Welle, mit einer mit der Welle drehbaren Scheibe mit einer Anzahl von in gleichen Winkelabständen liegenden Segmentabschnitten, wenigstens einer feststehend angeordneten Elektrode angrenzend an die Scheibe, welche Elektrode mit einer Gleichspannungsquelle zur Erzeugung von Corona-Entladungen beim Passieren ι ο der einzelnen Segmentabschnitte verbunden ist, und einem Impedanz-Element, das mit der Elektrode eine elektrische Schaltung bildet und ein Spannungssignal entpsrechend des Corona-Entladungen erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Segmentabschnitte (103a, U6a) derart abweichend von den übrigen Segmentabschnitten (103, 110, 116) ausgebildet ist, daß in der elektrischen Schaltung ein Spannungssignal abweichender Amplitude erzeugt wird, und daß die Winkelposition des abweichenden Segmentabschnitts einem bestimmten Bezugswinkel der Wellendrehung zugeordnet ist,

2. Impulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (101) elektrisch isolierend ist, daß die Segmentabschnitte als radiale Schlitze (103) ausgebildet sind, und daß eine erste und eine zweite Elektrode (104,106) auf jeweils einer Seite der Scheibe gegenüberliegend angeordnet sind, deren erste Elektrode (104) mit der Gleichspannungsquelle (105) und deren zweite Elektrode (106) mit einem zweiten Pol der Gleichspannungsquelle verbunden sind, welche Elektroden durch die Schlitze (103) der Scheibe (101) hindurch bei Drehung der Scheibe einen Luftspalt bilden, sowie daß das Impedanzelement (107) in Reihe mit der ersten und zweiten Elektrode über den Luftspalt hinweg verbunden ist.

3. Impulsgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode (104) eine nadeiförmige Spitze aufweist und daß die zweite Elektrode (106) eine leitende Platte ist.

4. Impulsgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Impedanz-Element (107) mit der plattenförmigen Elektrode (106) verbunden ist

5. Impulsgenerator nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Schlitze (iO3a) unterschiedliche Abmessungen gegenüber den übrigen Schlitzen (103) aufweist. so

6. Impulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (101) elektrisch leitend ausgebildet ist und mit einem ersten Pol der Gleichspannungsquelle (105) verbunden ist, daß die Scheibe (101) eine Anzahl von im gleichen Winkelabstand liegenden Zähnen (110) auf dem Umfang aufweist, und daß eine nadelförnvge Elektrode (104) angrenzend an den Umfang der Scheibe angeordnet und mit dem zweiten Pol der Gleichspannungsquelle verbunden ist.

7. Impulsgenerator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die nadeiförmige Elektrode (104) derart angeordnet ist, daß ihre Achse bei Drehung der Scheibe (101) auf die Zähne (110) gerichtet ist.

8. Impulsgenerator nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Zähne (110) in Radialrichtung länger als die übrigen Zähne ist.

9. Impulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (117) elektrisch isolierend ist und eine Anzahl von in gleichen Winkelabständen angeordneten, radialen, leitenden Nadeln (116) trägt, die auf ihrem Umfang in Ausschnitten (118) liegen, die durch Zähne (119) getrennt sind, und daß die Elektrode (104) als Nadel ausgebildet ist und mit dem zweiten Pol der Gleichspannungsquelle in Verbindung steht sowie mte den Nadeln auf der Scheibe ausgerichtet ist.

10. Impulsgenerator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Nadeln (116a,) in Radialrichtung länger als die übrigen Nadeln (116) ist