DE2849473A1

DE2849473A1 - Einrichtung zur erzeugung eines fuer den bewegungsablauf der kurbelwelle einer mehrzylindrigen vier-takt-brennkraftmaschine charakteristischen ausgangssignals

Info

Publication number: DE2849473A1
Application number: DE19782849473
Authority: DE
Inventors: Heinz Moeller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-11-15
Filing date: 1978-11-15
Publication date: 1980-08-07
Also published as: FR2441829A1

Description

ROBERT BOSCH GMBH 7000 Stuttgart 1

P 78 82

EINRICHTUNG ZUR ERZEUGUNG EINES FÜR DEN BEWEGUNGSABLAUF DER KURBELWELLE EINER MEHRZYLINDRIGEN VIERTAKT-BRENNKRAFTMASCHINE CHARKATIERISTISCHEN AUSGANGSSIGNALS.

STAND DER TECHNIK

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Einrichtungen dieser Art werden bei Kraftfahrzeugen zur elektronischen Steuerung der Zündanlage und/oder der Kraftstoffeinspritzung eingesetzt,wobei ein Rechner unter Gesichtspunkten der optimalen Kraftstoff ausnutzung und der weitestgehenden Vermeidung von Schadstoffemission die Zusammensetzung des Kraftstoff-Luftgemisches und die Festlegung des Zündzeitpunktes für die einzelnen Zylinder steuert.Zu den vom Rechner verarbeiteten Einflußgrößen gehört beispielsweise die Motortemperatur,die Temperatur der angesaugten Luft, der Druck im Ansaugrohr,die Motordrehzahl und mindestens einzelne Zeitpunkte,zu denen die Kolben des Motors eine bestimmte Stellung einnehmen,sowie gegebenfalls weitere Parameter,die durch geeignete Gebersysteme erfaßbar und in elektronisch verarbeitbare elektrische·Signale transformierbar sind.

830032/0

Zweck der eingangs genannten Einrichtung ist es dabei, eine Folge elektrischer Ausgangsimpulse zu erzielen, aus denen sich auf einfache Weise und mit kurzer Meßzeit zuverlässige Informationen über die Motor drehzahl,deren Änderung und mindestens einzelne Momentanstellungen der Kurbelwelle im Verlauf der aufeinander folgenden Arbeitsspiele der einzelnen Zylinder ableiten lassen.

Hierzu ist es bekannt,die einer bestimmten Hubphase der einzelnen Kolben entsprechenden Drehwinkelbereiche auf einer fest mit der Kurbelwelle verbundenen Geberscheibe durch entlang ihres Umfangs angeordnete Markierungselemente zu markieren,die beim Vorbei treten an einem ortsfesten Geberteil elektrische Impulse auslösen, und durch eine Bezugssignalmarke eine bestimmte Stellung der Kurbelwelle auszuzeichnen,beispielsweise die Obere-Totpunkt(OT-)Stellung eines bestimmten Kolbens.

Diese Art der Drehwinkelmarkierung ist unproblematisch bei Reihenmotoren mit gerader Zylinderzahl oder Boxermotoren, da bei solchen die zeitliche Folge der Arbeitstakte der innerhalb einer Umdrehung der Kurbelwelle gezün deten Zylinder bei jeder Umdrehung, dieselbe ist.

Bei Reihenmotoren mit ungerader Zylinderzahl oder bei V-Motoren,bei denen dieselbe Folge von Arbeitstakten der einzelnen Zylinder sich mit einer zwei Umdrehungen der Kurbelwelle umfassenden Periodizität wiederholt, kann diese Art der Markierung nicht mehr angewendet werden.In solchen Fällen war man daher bislang darauf angewiesen,die Markierungselemente auf einer Geber -

630032/0001

2648473

scheibe anzubringen,die sich mit der halben Motordrehzahl dreht.Hierzu kann man,im Prinzip wenigstens,die Geberscheibe auf der mit der halben Motordrehzahl rotierenden Nockenwelle anordnen oder auf der Verteiler- < welle des Zündverteilers,die über ein 1/2-Untersetzungsgetriebe mittelbar von der Kurbelwelle angetrieben sind.

Eine solche Anordnung hat aber zumindest die folgenden Nachteile: da das Untersetzungsgetriebe notwendig mit einem Getriebespiel behaftet ist,und in solchen Aggregaten auch Drehschwingungen auftreten können,ist die Zuordnung der Markierungssignalflanken zu bestimmten Drehlagen bzw. -bereichen mit einem Fehler behaftet,der natürlich die Genauigkeit der Steuerung beeinträchtigt,die aber möglichst hoch sein soll.Für die Anbringung einer Geberscheibe an der Nockenwelle oder an der Zündverteilerwelle steht in praxi auch weniger Platz zur Verfügung,sodaß man kleinere Scheiben ver wenden müßte,was wiederum mit einer Verminderung der Genauigkeit verbunden ist,mit der die Drehlage der Kurbelwelle ermittelt werden kann.

VORTEILE DER ERFINDUNG

Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs vermittelt demgegenüber zumindest die folgenden Vorteile:

Durch die Ausnutzung zweier mittels der Erkennungsschaltung unterscheidbarer Markierungselementgruppen auf der Geberscheibe,wobei innerhalb einer ersten auf das Bezugssignal folgenden Umdrehung der Kurbelwelle die Markierungselemente der einen Gruppe und während der nächsten Um drehung der Kurbelwelle die Markierungselemente der zweiten Gruppe wirksam sind,ist es möglich,die Markierungs -

03ö:032/o oar'

/M

scheibe starr mit der Kurbelwelle zu verbinden und trotzdem ein Ausgangssignal des Gebersystems zu erzeilen,das mit zwei Umdrehungen der Kurbelwelle periodisch ist und nicht mit der Drehlage der Geberscheibe selbst,die sich natürlich nach jeweils einer 360°- Umdrehung der Kurbelwelle wiederholt.Die vom Geber system ausgesandten Markierungsimpulse sind dann mit optimaler Genauigkeit mit einer definierten Drehlage der Kurbelwelle innerhalb einer bestimmten Hubphase der einzelnen Zylinder verknüpft.Durch die Markierungselemente werden zweckmäßig solche Drehwinkelbereiche markiert,die jeweils denselben nacheinander ausgeführten Hubphasen der einzelnen Zylinder zugeordnet sind.Dies ist aber nicht zwingend erforderlich.Um einfache Verhältnisse zu haben sind die Drehwinkelbereiche kleiner gewählt als der kleinste Drehwinkel,um den sich die Kurbelwelle"aus einer ersten Stellung,in der ein bestimmter Kolben beispielsweise seine OT-Stellung hat, dreht,bis der nächste Kolben im Verlauf seines Arbeitsspiels dieselbe Stellung erreicht hat.Es verbleibt dann zwischen je zwei denselben Hubphasen verschiedener Zylinder zugeordneten Drehwinkelbereichen ein Zwischen drehwinkelbereich,innerhalb dessen ein Bezugssignal erzeugt werden kann,das die Erkennungsschaltung zur Erkennung der einen Gruppe auf Erkennung der zweiten Gruppe umschaltet;für die eindeutige Zuordnung der Markierungsimpulse zu den den einzelnen Zylindern zugeordneten Hubphasen reicht es aus,wenn nur einmal im Verlauf von zwei Umdrehungen der Kurbelwelle ein einen bestimmten Zylinder auszeichnendes Bezugssignal er zeugt wird.Ein nach der ersten auf dieses Bezugssignal folgenden Umdrehung der Kurbelwelle zu erzeugendes Steuersignal,das die Erkennungsschaltung auf Erkennung der anderen Markierungselementgruppe umschaltet,kann dann auf einfache Weise durch elektronische Auswertung beispielsweise der Zahl der auf das Bezugssignal fol-

0&0032/00Q1

to

genden Markierungsimpulse erzeugt werden.Da das Be zugssignal lediglich die Erkennungsschaltung von Erkennung der Markierungselemente der einen Gruppe auf Erkennung derjenigen der anderen Gruppe umschaltet, die Markierungsimpulse aber ansonsten unabhängig vom Auftreten des Markierungssignals jeweils beim Vorbeitreten der Markierungselemente der Geberscheibe am ortsfesten Geberteil ausgelöst werden,ist es im Prinzip gleichgültig,in welcher Drehlage innerhalb eines geeigneten Drehwinkelbereichs das Bezugssignal erzeugt wird,sofern es nur nicht mit einem der Markierungs impulse zusammenfällt und dadurch die Erkennungsschaltung "irritieren" kann.Es ist daher ohne Beeinträchtigung der Genauigkeit,mit der die Drehlagen bzw.Dreh Winkelbereiche der Kurbelwelle erfaßbar sind,möglich, das Bezugssignal mittels einer sich mit der Nocken welle oder der Verteilerwelle der Zündanlage drehenden Markierung zu erzeugen,die beispielsweise als ein durch einen Nocken der Verteilerwelle gesteurter Kontakt ausgebildet sein kann,über den in einer bestimmten Drehlage der Verteilerwelle bzw.in einem kleinen Drehwinkelbereich derselben eine Steuerspannung an den betreffenden Steuereingang der Erkennungsschaltung an gelegt ist.Das erfindungsgemäße Gebersystem liefert elektrische Ausgangssignale,die mit optimaler Genauigkeit bestimmten Drehlagen der Kurbelwelle zugeordnet sind.Es kann für alle gängigen Motortypen denselben prinzipiellen Aufbau haben,was natürlich unter Gesichtspunkten der einheitlichen Wartung insbesondere für Kraftfahrzeughersteller interessant ist,die eine Anzahl verschiedener Motortypen einsetzen.

Die Unterscheidbarkeit der jeweils in einer von zwei aufeinander folgenden Umdrehungen der Kurbelwelle wirksamen Gruppen von entlang des Umfangs der Geberscheibe

030032

-y-

gesehen in verschachtelter Anordnung vorgesehenen Makierungselementen kann von vornherein dadurch erleichtert sein,daß gemäß dem Merkmal des Anspruchs 2 die Markierungselemente verschieden ausgebildet sind.

Durch die Merkmale der Unteransprüche 3 und 4 sind entsprechende Gestaltungen der erfindungsgemäßen Einrichtung angegeben, bei denen als Markierungselemente Permanentmagnete eingesetzt sind,die gruppenweise mit dem einen oder dem anderen Pol ihrer Magnetisierung zum ortsfesten Geberteil hinweisen.

Bei Gestaltungen der Einrichtung gemäß den Merkmalen der Ansprüche 5 bis 7 kann für beide Gruppen der Markierungselemente dieselbe Gestaltung der Einzelelemente vorgesehen werden.

Durch die Unteransprüche 8 bis 10 sind zweckmäßige Anordnungen der Markierungseiemente für spezielle Motortypen angegeben, und durch die Merkmale der Uoteransprüche 11 bis 13 spezielle Gestaltungen der erf indungsijemäßen Einrichtung, die sich mit einem besonders einfachen Aufbau der Erkennungsschaltung realisieren Lassen.

030032/000?

ZEICHNUNG

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie alternativ oder in Kombination einsetzbare Einzelheiten derselben dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Es zeigen:

Fig.l in schematischer Darstellung einen 90 -V6-Viertaktmotor,in einer Drehlage der Kurbelwelle,die dem Durchgang eines ausgewählten Kolbens der einen Zylinderreihe durch den Oberen Totpunkt entspricht,

Fig.2 eine Geberscheibe einer erfindungsgemäßen Einrichtung für einen Motor gemäß Fig.l,

Fig.3 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung für einen Motor gemäß Fig.l mit einer Geberscheibe gemäß Fig.2 mit Permanentmagnet-Markierungselementen,

Fig.4 ein Impulsdiagramm zur Erläuterung der Funktion der Einrichtung gemäß Fig.3,

Fig.5 eine Gestaltung einer erfindungsgemäßen Ein richtung für eine Geberscheibe mit gleichartig ausgebildeten Markierungselementen,

030032/0001

2849A73

Fig.6 ein Impulsdiagramm zur Erläuterung der Funktion der Einrichtung gemäß Fig.6,

Fig.7 eine Geberscheibe für einen 60°-V6-Motor,

Fig.8 eine Geberscheibe für einen Fünfzylinder-Reihen-Viertaktmotor,

Fig.9a ein Impulsdiagramm zur Erläuterung der Funktion der Einrichtung gemäß Fig.3 in Verbindung mit der Geberscheibe gemäß Fig.7,

Fig.9b ein Impulsdiagramm zur Erläuterung der Funktion der Erkennungsschaltung,wenn eine Geberscheibe gemäß Fig.7 mit gleichartigen Markierungselementen eingesetzt ist,

Fig. 10a ein den Figuren 4 bzw.9a entsprechendes Impulsdiagramm bei Einsatz einer Geberscheibe gemäß Fig.8 und

Fig.10b ein der Fig.9b entsprechendes Impulsdiagramm zur Erläuterung der Signalverarbeitung beim Einsatz einer Geberscheibe gemäß Fig.8.

$30032/000?

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Der in der Fig.l dargestellte 90°-V-6-Zylinder-Motor , 11 sei ein Viertakt-Motor,bei dem das vollständige, einen Ansaug-,einen Kompressions-,einen Arbeits- und einen Auspuffhub umfassende Arbeitsspiel der Kolben zwei 360 -Umdrehungen der Kurbelwelle 12 umfaßt.Die beiden je drei Zylinder umfassenden Zylinderreihen und 14,deren Längsmittelebenen 16 bzw.17 sich in der zentralen Längsachse 18 der Kurbelwelle 12 mit einem Winkel von 90 schneiden,sind jeweils nur durch einen Zylinder und einen Kolben 19 bzw.20 repräsentiert.Die Kurbelwelle 12 hat drei,in der Fig.l durch jeweils eine Kurbelwange 21,22 bzw.23 repräsentierte Kurbelpaare,bei denen die Achsen 24,26 und 27 der Kurbel zapfen,an denen die Pleuelstangen 28-33 der insgesamt sechs Kolben angelenkt sind,in einer gemeinsamen,die zentrale Längs- bzw.Drehachse 18 der Kurbelwelle 12 enthaltenden Radialebene 34 und 36 bzw.37 verlaufen, wobei je zwei dieser Radialebenen 34,36 und 37 einen Winkel von 120°einschließen.Die bei der in Fig.l dargestellten Drehlage der Kurbelwelle 12 von den übrigen,nicht dargestellten Kolben eingenommenen Stellungen sind durch die jeweilige Position der Achsen 38-41 ihrer Kolbenbolzen auf den Längsmittelebenen 16 bzw.17 veranschaulicht.Die Zündfolge ist so getroffen,daß gleichartige Hubphasen des Arbeitsspiels der Kolben alternierend auf die beiden Zylinderreihen 13 und 14 verteilt sind.

Nimmt man,ausgehend von der in der Fig.l dargestellten Drehlage der Kurbelwelle 12 an,daß der in der OTCoberer Totpunkt)-Steilung dargestellte Kolben 20 bei weiterer Drehung der Kurbelwelle 12 in der durch den Pfeil

- 10 -

030Ο32/00ΟΪ

dargestellten Drehrichtung seinen Ansaughub ausführt, und daß der andere Kolben 19 nach weiterer Drehung der Kurbelwelle 12 um 30° seinen vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt führenden Arbeitshub beginnt,dann ist der nächste Kolben,der den entsprechenden Hub ausführt, der mit der Pleuelstange 31 verbundene Kolben der linken Zylinderreihe 14,der die den Beginn seines Arbeitshubes markierende OT-Steilung einnimmt,sobald sich die Kurbelwelle 12 um weitere 90° gegenüber derjenigen Stellung weiter gedreht hat,in der sich der andere Kolben 19 in seiner OT-Stellung befunden hatte. Nach einer weiteren Drehung um 150° ist der mit der Pleuelstange 30 verbundene Kolben der rechten Zylinderreihe in der den Beginn seines Arbeitshubes markierenden OT-Stellung.Eine hierauf folgende 90°-Drehung der Kurbelwelle bringt dann den Kolben 20 in die OT-Aus -gangsstellung seines Arbeitshubes,und nach weiteren 150°Kurbelwellendrehung ist der mit der Pleuelstange verbundene Kolben der rechten Zylinderreihe 23 in der entsprechenden Ausgangsstellung.Eine hierauf folgende 90°-Drehung bringt schließlich den mit der Pleuelstange 33 verbundenen dritten Kolben der linken Zylinderreihe 14 in die den Beginn seines Arbeitshubes markierende OT-Stellung,wonach eine Drehsng um 120°in die in der Fig.l dargestellte Ausgangslage zurückführt.

Man erkennt,daß bei diesem speziellen Fallbeispiel einander entsprechende Hubphasen bzw.Stellungen der Kolben Kolben in den beiden.Zylinderreihen 13 und 14 sich jeweils nach 240°(90°+150°)-Drehungen der Kurbelwelle wiederholen,d.h.nach einem Drehwinkelbereich,der nicht als ganzzahliges Vielfaches in 360°enthalten ist.

- 11 -

^ή2 2149473

Um dennoeh mit Hilfe eines Sebersystems,das ein mit der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle rotierendes bewegliches Gebeiffceil aufweist₅das entlang einer mit dee Drehachse des Qeberteils konzentrischen Kreisbahn mit Markieirungseiementen versehen ist_sdie beim Vorbei= treten an einem feststehenden Geberteil elektrische Maifkierungsimpulse auslÖSenjUnd mit Hilfe einer die Mafkierungsimpulse verarbeitenden Auswertungssehaltung ein Ausgängssignal erzeugen zu können,das aus einer Folge von ifflpulsen,vorzugsweise ReGhteck=Impulsenjbe=> steht,deren Flanken eindeutig mit bestimmten Dreh la = gen der Kurbelwelle 12 verknüpft sind und deren Dauer in eindeutiger Weise durgh die Winkelgeschwindigkeit bestimmt istjfnit der definiertejeiner bestimmten Hub« phase zugeordnete Drehwinkelbereiehe v©n der Kurbel = welle durehläufen werdenjist erfindungsgemMß vorgesehen, im Rahmen öin@r Einriehtung gefflaß den Figuren 3 oder S

ein im folgenden alsⁱⁱQeberseheibe^HbezeiGhnetes bewegliches Sebertgil gemäß den Figuren Z oder 7 b2w_s§ einzusetaenjdäs starr mit der Kurbelwelle 12 verbunden ©der als Bestandteil der Kurbelwelle selbst ausgebil« defe sein kann_e

Eine erste mögliehe gestaltung der in der Pig*! dar = gestellten Seberseheibe Ä% besteht in einer kreisrunden Plätte aus unmagnetisähem Material_sin die als Markierungs* elsmente 44=S6 Permanentmagnete eingesetzt sind,die ent= lang einer in der Nahe des Umfangs §7 der Platte ver » läufendäfi,gestrichelt angedeuteten Kreisbahn 58 im 3Q^@= Winkeläbstand voneinander angeordnet sindsDie geber » seheiße 43 wird so an der Stirnseite eines ein kurzes Stüek aus dem Mot©rblggk herausragenden Endabsehnittg der Kürbeiweile 11 befestigt,daß ihre zentrale Aehss ü

nit der Längsachse 18 der Kurbelwelle 12 fluchtet. Die Permanentmagnete 44-56 sind so angeordnet,daß ihre magnetischen Nord-Süd-iAchsen parallel zur zentralen Achse 55 verlaufen.Die Bewegungsbahn 58 führt' an einem in unmittelbarer Nähe der Geberscheibe 43 angeordneten bezüglich des Motorblocks fest angeordneten Geberteil 59 vorbei,das beim speziellen Aus fUhrungsbeispiel als induktive Aufnehmerspule ausgebildet ist,deren Achse parallel zu derjenigen der Permanentmagnete 44-56 ausgerichtet ist.

Die Permanentmagnete 44-56 sind in zwei Gruppen unterteilt.Die eine Gruppe umfaßt sieben Permanentmagnete 44,46,47,49,52,54 und 56,die mit ihrem magnetischen Nordpol zum ortsfesten Geberteil 59 hinweisen.Die zweite Gruppe umfaßt fünf Permanentmagnete 45,48,50,51 und S3,die mit ihrem magnetischen Südpol zum ortsfesten Geber teil 59 hinweisen. Von einer in F ig. 2 mit 60 bezeicn-.·- neten Null-Grad-Bezugsachse 60 aus im Uhrzeigersinn gezählt sind die mit ihrem magnetischen Nordpol zum ortsfesten Geberteil 59 hinweisenden Permanentmagnete in winkel· abständen von 3Q°,60^o,90^O,15Q^O,l80^o,240°und 330° angeordnet. Entsprechend sind die mit ihrem magnetischen Südpol zum ortsfesten Geberteil 59 hinweisenden Permanentmagnete in .\/ink el abstand en von 120°,210°,270°, 30Q°und 360° bzw.Q° angeordnet.

Beim Vorbeitreten der Markierungselemente 44-56 an dem ortsfesten Geberteil 59 in Richtung des Pfeils 61 induzieren sie in dessen Aufnehmerspule ein impulsförmiges Spannungssignal,das mit einer negativen bzw.einer positiven Halbwelle beginnt und mit einer positiven bzw. negativen Halbwelle endet,je nachdem ob das an der Auf-

- 13 -

©$$032/0007

-χ-

nehmerspule vorbei tretende Markierungselement mit seinem Nordpol oder mit seinem Südpol zu dieser hinweist (vgl.Fig.4).

Anhand des Blockschaltbildes der Fig.3 und des Impulsdiagramms der Fig.4 werden im folgenden Aufbau und Wirkungsweise einer ersten Ausführungsform einer mit einer Geberscheibe 43 gemäß Fig.2 mit Permanentmagneten als Markierungselementen arbeitenden erfindungsgemäßer. Einrichtung,die in Verbindung mit dieser Geberscheibe speziell für den Motor gemäß Fig.l geeignet ist,näher erläutert:

Ausgehend von der in Fig.2 dargestellten Stellung der Geberscheibe 43 bezüglich des ortsfesten Geberteils 59 ergibt sich,wenn sich die Geberscheibe 43 in Richtung des Pfeils 61 dreht,der durch den ersten Impulszug 62 der Fig.4 dargestellte zeitliche Verlauf des in der Aufnehmerspule des ortsfesten Geberteils 59 induzierten Spannungs-Ausgangssignals.Bezüglich der Reihenfolge positiver und negativer Halbwellen 63 und 64 des Spannungs-Ausgangssignals des ortsfesten Geberteils 59 und von diesen abgeleiteter Spannungsimpulse,die durch die Reihenfolge der am ortsfesten Geberteil 59 vorbei tretenden Markierungsmagnete 44-56 und damit durch die zeitliche Reihenfolge bestimmter Drehlagen der Kurbelwelle 12 bestimmt ist,sei ausdrücklich auf die diesbezüglichen Einzelheiten der Fig.4 verwiesen.

Das Spannungs-Ausgangssignal 62 ist das Eingangssignal eines Verstärkers 66,der durch die positiven und negativen Halbwellen 63 und 64 vorzugsweise jeweils bis in die Sättigung ausgesteuert wird,sodaß sein Ausgangssignal qualitativ den durch den zweiten Impulszug 67 der Fig.4 repräsen-

- 14 -

030032/000?

tierten,an sich trapezwellenförmigen Verlauf,jedoch mit sehr stellen Signalflanken hat.Im Maßstab der Fig.4 ist der Impulszug 67 praktisch ein Kechteckimpulszug.Über einen ersten Einweg-Gleichrichter 68,der für positive Spannungssignale durchlässig ist,gelangen die positiven Signalanteile 69 des Ausgangssignals 67 des Verstärkers 6b zu einer ersten Schwellenwertstufe 70,die einen Impuls mit steil ansteigender Flanke abgibt, sobald ihr Eingangs·- signal 69 einen bestimmten Mindestpegel überschreitet, welcher Impuls.bei Unterschreiten dieses oder eines etwas niedrigeren Eingangssignalpegels wieder abfallt.Durch die ansteigende Impulsflanke des Ausgangsimpulses der Schwellenwertstufe 70 wird ein erster Impulsgeber 71 ge triggert,der einen Rechteck-Impuls definierter Amplitude und kurzer Dauer abgibt.Die zeitliche Reihenfolge der Ausgangsimpulse 72 des ersten Impulsgebers 71 ist durch den 3.Impulszug der Fig.4 wiedergegeben.Über einen zweiten Einweggleichrichter 74,der für negative Spannungssignale durchlässig ist,gelangen die negativen Signal anteile 76 des Verstärkerausgangssignals 67 zu einer zweiten Schwellenwertstufe 77,die einen Impuls mit steil ansteigender bzw.abfallender Flanke abgibt,wenn ihr Eingangssignal 76 einen bestimmten negativen Mindestsignalpegel unter- bzw.überschreitet.Durch die ansteigenden Impulsflanken der Ausgangsimpulse der zweiten Schwellenwertstufe 77 wird ein zweiter,in seiner Funktion dem ersten analoger Impulsgeber 78 getriggert.Die zeitliche Reihenfolge seiner Ausgangsimpulse 79 ist durch den vierten Impulszug 80 der Fig.4 wiedergegeben.

Die Ausgangsimpulse 72 und 79 der beiden Impulsgeber 71 und 78 sind die Eingangssignale eines Vorwärts/Rückwärts-Zählers 81,der die Ausgangsimpulse 72 des ersten Impulsgeber 71 in Vorwärtsrichtung und die Ausgangs-

- 15 -

030032/000?

- yi -

impulse 79 des zweiten Impuls.gebers 78 in Rückwärtsrichtung zählt,was in der Fig.3 dadurch veranschau -licht ist,daß der V/R-Zähler 81 einen Plus-Eingang 82 und einen Minus-Eingang 83 hat.Durch die am Plus-Eingang 82 eintreffenden Ausgangsimpulse des ersten Im -puls gebers 71 wird also der Zählerstand des V/R-Zählers 81 jeweils um eins erhöht und durch die Ausgangsimpulse 79 des zweiten Irapulsformers 78 jeweils um eins

erniedrigt.Der Zähler 81 ist als zweistufiger Binärzähler ausgebildet mit einem ersten Bit-Ausgang 84 für die erste Binärstelle und einem zweiten Bit-Ausgang 86 für die zweite Binärstelle.Demgemäß liegt beim Zählerstand 1 am ersten Bit-Ausgang 84 eine logische 1 bzw.ein Hoch-Pegel-Signal und am zweiten Ausgang 86 eine logische 0 bzw.ein Niedrig-Pegel-Signäl,beim Zählerstand 2 am ersten Bit-Ausgang 84 eine logische Null und am zweiten Bit-Ausgang 86 eine logische 1 und beim Zählerstand 3 an beiden eine logische 1. Der erste Bit-Ausgang 84 des V/R-Zählers 81 ist mit dem einen Eingang eines ersten 2-Eingangs-UND-Gliedes 87 und der 2.Bit-Ausgang 86 über einen Inverter 88 mit dem anderen Eingang dieses UND-Gliedes 87 verbunden;dieses UND-Glied 87 stellt somit einen Dekodierer für den Zählerstand des V/R-Zählers 81 dar.Weiter sind die beiden Bit-Ausgange

zweiten 84 und 86 mit den Eingängen eines/2-Eingangs-UND-Gliedes verbunden,das somit einen Dekodierer für den Zählerstand 3 des V/R-Zählers 81 darstellt.

Weiter ist der erste Bit-Ausgang 84 des V/R-Zählers 81 mit dem Takteingang .91 eines als Vorwärtszähler ausgebildeten Steuerzahlers 92 verbunden,dessen Ausgangssignal den Leitungszustand eines ersten und eines zweiten elektronischen Schalters 93 bzw.94 steuert,wobei das Ausgangssignal des

- 16

030032/000?

2349473

Steuerzählers 92 dem Steuereingang 96 des ersten elektronischen Schalters 96 des ersten elektronischen "'chalters über einen Inverter 98 und dem Steuereingang 97 des zweiten elektronischen Schalters 94 direkt zugeführt ist.Der erste elektronsiche Schalter 93 ist dann leitend bzw.gesperrt und der zweite elektronische Schalter 94 gesperrt bzw.leitend,wenn das Ausgangssignal des Steuerzählers ein Niedrig-Pegel-Signal bzw.ein Hoch-Pegel-Signal ist. Über die beiden elektronischen Schalter 93 und 94 sind die Ausgänge der beiden UND-Glieder 87 und 89 je mit einem der beiden Eingänge eines ODER-Gliedes 99 verbunden,dessen Ausgang mit dem Eingang eines beispielsweise als Flip-Flop ausgebildeten Binär-Untersetzers 100 verbunden ist, dessen Ausgangssignalpegel mit jedem über das ODER-Glied empfangenen Impuls wechselt.

Zur funktionsgerechten Steuerung des V/R-Zählers 81,des Steuerzählers 92 und des Binäruntersetzers 100 ist ein Bezugssignalgeber 101 vorgesehen,der einen Ausgangsimpuls definierter kurzer Dauer erzeugt,der eine solche Drehlage der Kurbelwelle 12 auszeichnet,bei der ein bestimmter Zylinder des Motors 11 innerhalb einer bestimmten Hub phase eine bestimmte Stellung einnimmt,was,ausgehend von dieser Stellung erst wieder nach zwei vollen Umdrehungen der Kurbelwelle 12 der Fall ist.Zur Erzeugung des Bezugssignalimpulses ist hier eine zweite rotierende Geber scheibe 1Q2 vorgesehen,die mittels eines l/?-Untersetzungsgetriebes 103 von der Kurbelwelle 12 angetrieben ist.Die solchermaßen erzielte Bewegungskopplung der beiden Geberscheiben 43 und 102 ist in Fig.3 durch die Linie 104 symbolisiert.Die zweite Geberscheibe 102 ist an ihrem Umfang nur mit einem einzigen Markierungselement 105 versehen,das beim Vorbeitreten an einem ortsfesten Geberteil 106 ein elektrisches Ausgangssignal auslöst,das einen weiteren

- 17 -

630032/0007

2843473

Impulsgeber 107 zur Abgabe des Bezugssignalimpulses mit definierter Impulsform ansteuert.Beim dargestellten Aus führungsbeispiel wird der Bezugssignalimpuls erzeugt,wenn

sich die Geberscheibe 43 um etwa 10°in Richtung des Pfeils

in Fig.2
61 aus ihrer/dargestellten Stellung heraus bewegt hat und zwar in derjenigen Betriebsphase des Motors 11,in der sich der Kolben 19 in der letzten Phase seines Kompressions hubes auf seinen Oberen Totpunkt zu bewegt.Die Winkel stellung,bei der der Bezugssignalimpuls erzeugt wird,ist in der Fig.4 durch die gestrichelte Linie 108 markiert.

Die Funktion der insoweit beschriebenen Einrichtung gemäß Fig. 3 ist die folgende: durch den Bezugssignalimpuls des Bezugssignalgebers 101 wird der Zählerstand des V/R-Zählers 81 auf den Wert 2,der Ausgangszählerstand des Steuerzählers 92 auf Null und damit sein Ausgangssignal auf den niedrigen Signalpegel gesetzt und weiter der Binär-Untersetzer 100 auf seinen Niedrig-Pegel-Ausgangssignalzustand zurück gesetzt.Die am ersten Bit-Ausgang 84 und am zweiten Bit-Ausgang 86 des V/R-Zählers 81 abgegebenen Ausgangssignale haben dann den durch den fünften und sechsten Impulszug 109 und 110 der Fig.4 wiedergegebenen Zeitverlauf mit positiven Impulsen 111 bzw.negativen Impulsen 112,deren Impulsbreite c im wesentlichen durch den Zeitabstand der Vorderflanken 114 bzw.116 der Ausgangsimpulse 72 bzw.79 des ersten und des zweiten Impulsgebers 71 bzw.78 entspricht,die jeweils von ein und demselben Markierungselement ausgelöst werden.Während beim dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Fig.3 am ersten 3it-Ausgang 84 ein positiver Impuls 111 jedesmal dann abgegeben wird,wenn eines der Markierungselemente 44 bis 56 am ortsfesten Geberteil 59 vorbeitritt,wird am zweiten Bit-Ausgang 86 ein negativer Ausgangsimpuls 112 jeweils nur dann abgegeben,wenn ein Element derjenigen Gruppe von Markierungselementen am ortsfesten Geberteil 59 vorbeitritt,

- 18 -

Wotea/ooo?

die mit ihrem magnetischen Nordpol zu diesem hinweisen. Die mit den zugeordneten Drehlagen der Kurbelwelle 12 verknüpfte Folge der am Ausgang des ersten UND-Gliedes 87 abgegebenen Dekodierimpulse 117 für den Zählerstand 1 und d die Folge der am Ausgang des zweiten UND-Gliedes 89 gegebenen Dekodierimpulse 118 für den Zählerstand 3,deren Impulsbreite derjenigen der positiven und negativen Ausgangsimpulse 111 und 112 entspricht,ist in der Fig.4 durch deren 7.Impulszug 119 und deren achten Impulszug 120 wiedergegeben.Während der ersten auf das Bezugssignal 108 folgenden Umdrehung der Kurbelwelle 12 ist,solange der Zählerstand des die positiven Impulse 111 empfangenden Steuerzählers niedriger ist als 12,der erste elektronische Schalter 93 leitend und der zweite elektronische Schalter 94 ges sperrt,und der Binär-Untersetzer 100 empfängt als Triggersignale die Dekodierimpulse 117 für den Zählerstand 1 des V/R-Zählers 81,wobei der Wechsel des Ausgangssignalpegels des Binär-Untersetzers 101 jeweils durch die Rückflanken 121 dieser Dekodierimpulse 117 getriggert ist.Die Folge der

im Verlauf der ersten auf das Bezugssignal

folgenden Umdrehung der Kurbelwelle vom Binär-Untersetzer abgegebenen positiven Drehwinkelbereichsimpulse 122,deren Impulsbreite direkt mit denjenigen Drehwinkelbereichen korreliert ist,in denen die gemäß der Zündfolge ersten 3 Kolben des 90°-V-Motors 11 dieselbe Hubphase durchlaufen, ist durch den 9.Impulszug 123 der Fig.4 wiedergegeben.Man erkennt,daß der Binär-Untersetzer 100 während der ersten auf das Bezugssignal 108 folgenden Umdrehung der Kurbelwelle 12 nur auf diejenigen Markierungselemente mit einem Wechsel seines Ausgangssignalpegels reagiert,die mit ihrem magnetischen Nordpol zum ortsfesten Geberteil 59 hinweisen. Durch die Rückflanke 124 des zwölften nach dem Bezugssignal 108 am ersten Bit-Ausgang 84 des V/R-Zählers 81 abgegebenen positiven Ausgangsimpulses 126 wird beim Steuer

- 19 -

der Wechsel seines Ausgangssignalpegels von niedrig auf hoch ausgelöst und dadurch der zweite elektronische Schalter 94 in seinen leitenden Zustand gesteuert und der erste elektronische Schalter 93 gesperrt.Wegen der Signallaufzeit im Steuerungszähler 92 ist der erste elektonische Schalter 93 allerdings noch solange leitend, daß der zwölfte positive Ausgangsimpuls 126 noch das Einsetzen des nächsten vom Binär-Untersetzer 100 zu erzeugenden Drehwinkelbereichs-Impuls 127 triggern kann. Im Verlauf der zweiten,auf das Bezugssignal 108 folgenden Umdrehung der Kurbelwelle 12 spricht dann der Binär-Untersetzer 100 in entsprechender Weise nur auf die Dekodierimpulse 118 für den Zählerstand 3 des V/R-Zählers an und somit nur auf diejenigen Markierungselemente,die mit ihrem magnetischen Südpol zum ortsfesten Geberteil hinweisen.Die Folge der während der zweiten Umdrehung der Kurbelwelle 12 vom Binär-Untersetzer 100 abgegebenen Drehwinkelbereichs-Impulse 127 und 128 ist durch den zehnten Impulszug 129 der Fig.4 wieder gegeben,auf deren diesbezügliche Einzelheiten ausdrücklich verwiesen sei.Dieses Arbeitsspiel wiederholt sich mit dem nach insgesamt zwei Umdrehungen der Kurbelwelle 12 erneut auftretenden,in der Fig.4 durch den zweiten gestrichelten Pfeil 130 repräsentierten Bezugssignal.

Dadurch,daß der Binär-Untersetzer 100 durch die Rück flanken 121 bzw.^31 der positiven Dekodier-Impulse 117 und 118 für die Zählerstände 1 bzw.3 getriggert ist,wird erreicht,daß die Vorderflanken 132 und die Rückflanken seiner Drehwinkelbereichs-Impulse 122,127 und 128 praktisch exakt mit den Null-Durchgängen der von den Markierungselementen 44-56 induzierten Spannungssignale 63,64 zusammen fallen.Im Ergebnis wird damit weitestgehend vermieden,daß eine bei induktiven Gebern mögliche' Drehzahl-

- 20 -

03QQ32/ÜOO1

abhängigkeit der Amplitude der Ausgangssignale 63,64 des ortsfesten Geberteils 59 die Genauigkeit der Zuordnung der Impulsflanken 132 und 133 zu den zu erfassenden Drehlagen der Kurbelwelle 12 beeinträchtigen kann.

Der Grundgedanke der Erfindung,nämlich bei mehrzylindrigen Viertakt-Motoren beliebigen Typs eine eindeutige Zuordnung von Drehlagen-Markierungssignalen zu be stimmten Hubphasen der einzelnen Kolben dadurch zu erzielen,daß man auf einer sich mit der Kurbelwelle drehenden Geberscheibe zwei Gruppen von Markierungs-.elementen vorsieht,von denen während der ersten Kurbelwellenumdrehung eines durch ein Bezugssignal markierten, insgesamt zwei auf dieses Signal folgenden Umdrehungen umfassenden Arbeitsspiel des Motors nur die eine und während der zweiten Kurbelwellenumdrehung dieses Arbeitsspiels nur dei andereGruppe wirksam ist, läßt sich aber nicht nur mit einer Geberscheibe ausnutzen, bei der die Markierungselemente der beiden Gruppen von vornherein eine verschiedene Gestaltung haben,sondern auch mit einer Geberscheibe,bei der die Markierungselemente beider Gruppen dieselbe Gestaltung haben und demgemäß beim Vorbeitreten an einem orts festen Geberteil Ausgangssignale derselben Signalform auslösen.

Eine solche Geberscheibe kann,wie beispielsweise in der Fig.2 gestrichelt dargestellt,anstelle der Permanentmagnete 44-56 radial von ihrem Umfang oder auch rechtwinklig von ihrer Stirnfläche abstehende , zu einem ortsfesten Geberteil hinweisende Zähne oder Stifte 137 oder dgl. aufweisen ,die beim Vorbeitreten an dem ortsfesten Geberteil impulsförmige Ausgangssignale auslösen.

- 21 «»UQ32700Q-?

Die Fig.5 zeigt eine hierfür geeignete Auswertungsschaltung, die wiederum am Beispiel des Motors 11 mit der mit Stiften versehenen Markierungsscheibe gemäß Fig.2 e-^utert sei.üer Einfachheit halber sei angenommen,daß ein ortsfestes Geberteil 138 voegesehen isfcdas jeweils beim Vorbeitreten eines der Markierungsstiftes 137 einen einzigen Ausgangsimpuls definierter kurzer Dauer aussendet,d.h.es wird nach jeder 3Q°-Drehung der Geberscheibe 43,137 ein solcher Ausgangsimpuls 139(Fig.6 )erzeugt.Diese Impulse werden von einem fünfstufigen Binär-Zähler 140 gezählt, der durch das seinem Rücksetzeingang 141 zugeführte Ausgangssignal des Bezugssignalgebers auf den Ausgangszählerstand Null gesetzt wird.Von jedem der fünf Bit-Ausgänge 142-146 des Zählers 140 geht eine erste Ausgangsleitung 147 aus,die je nach dem Zählerstand des Zählers 140 ein einer logischen Eins entsprechendes Hoch-Pegelsignal oder ein einer logischen Null ent sprechendes Niedrig-Pegelsignal führt,und eine zweite Ausgangsleitung 148,die jeweils das komplementäre Niedrig- bzw.Hoch-Pegelausgangssignal führt.

An diese Ausgangsleitungen 147 und 148 sind insgesamt zwölf als fünf-Eingangs-UND-Glieder ausgebildete De kodierer angeschlossen,von denen in der Fig.5 reprä sentativ .nur die sechs UND-Glieder 149-154 dargestellt sind,deren Eingänge in der aus der Fig.5,auf deren diesbezügliche Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird,unmittelbar ersichtlichen Weise mit den Ausgangsleitungen 147 und 148 verbunden sind.Durch die ins gesamt zwölf UND-Glieder werden nacheinander die Zählerstände 1,3,6,8,9,11,14,16,17,19,22 und 24 dekodiert, wobei die diesen Zählerständen zugeordneten UND-Glieder jeweils einen Impuls 156 (Fig.6)erzeugen,der mit dem

- 22 -

#«0032/0007

Erreichen des jeweiligen Zählerstandes einsetzt und im "Normalfall¹¹ mit dem Erreichen des nächsten,um eins erhöhten Zählerstandes abfällt.

Um zu erreichen,daß sich die von den Dekodierern 152 und 153 für die Zählerstände 8 bzw.16 erzeugten Ausgangsimpulse nicht mit denjenigen der Dekordierer für die Zählerstände 9 bzw.17 überlappen,ist den Ausgängen 157 und 158 des acht-Dekodierers 152 und des sechzehn-Dekodierers 153 je eine durch die Anstiegsflanke der Ausgangsimpulse dieser beiden Dekodierer getriggerte Impulsgeberstufe 159 bzw. 160 nachgeschaltet,die die Ausgangsimpulse 161 und 162 definierter kurzer Dauer erzeugen.Die Ausgangsimpulse 156,161 und 162 liegen in der durch den zweiten Impulszug 163 der Fig.6 wiedergegebenen Reihenfolge am Eingang eines Binär-Untersetzers 100, der dieselbe Funktion erfüllt wie der Binär-Untersetzer 100 gemäß der Fig.3 eine Ausgangsimpulse 168 haben dieselbe"Impulsbreite" von jeweils 60° und folgen bei der gewählten Art der Dekodierungsschritte alternierend in 90 - und 30 -Winkelabständen aufeinander,wie im dritten Impulszug 169 der Fig.6 wiedergegeben.

Man erkennt anhand der Fig.6,daß man die durch den dritten Impulszug 169 repräsentierte Folge von Ausgangsimpulsen 168 auch dadurch erzielen kann,daß man zur Verarbeitung der Ausgangsimpulse 139 einen Zähler einsetzt,der auf die periodische Zählfolge 1,2,3,2,1, 2,3 usw.programmiert ist,d.h.einen ersten Impuls aus-

- 22a 03QU32/COQ7

sendet,nachdem er einen ersten Eingangsimpuls 139 empfangen hat,einen zweiten Impuls,nachdem er zwei weitere Eingangsimpulse 139 empfangen hat,einen dritten,nachdem er drei weitere Eingangsimpulse 139 empfangen hat usw.,entsprechend der angegebenen Zählfolge.Die 720°- bzw.240°-Periodizitat des Impulszuges 169 ist dann automatisch gewährleistet, nachdem sie durch das durch den gestrichelten Pfeil markierte Bezugssignal einmal eingeleitet ist.

Es versteht sich,daß die erfindungsgemäße Einrichtung hinsichtlich der Gestaltung der Geberscheibe und der Erkennungsschaltung an den jeweiligen Motortyp angepaßt sein muß,wobei die Anordnung der Markierungselemente auf der Geberscheibe die Winkelbreite der Drehwinkelbereiche bestimmt,die auf die für die weitere Verarbeitung in einem Rechner bestimmten Ausgangsimpulse "abgebildef'werden und das Bezugssignal die

- -23 -

28A9A73

Basis für die Zuordnung dieser Drehwinkelbereiche zu bestimmten Hubphasen darstellt.

Die Fig.7 zeigt zwei alternative Gestaltungen einer Geberscheibe 172 für einen 60°-V6-Motor.In der einen Gestaltung sind die Markierungselemente als Permanentmagnete 173-184 ausgebildet,die in der aus der Fig.7, auf deren diesbezügliche Einzelheiten ausdrücklich verwiesen sei,ersichtlichen Anordnung in alternierenden Winkelabständen von 40° und 20° entlang einer mit der Drehachse 18 der Geberscheibe 172 bzw.der Kurbelwelle konzentrischen Kreisbahn 186 angeordnet sind, wobei die Markierungselementpaare 173,174 und 179, . 180,sowie 181,182 mit ihrem magnetischen Nordpol und die Markierungselementpaare 175,176 und 177,178,sowie 183,184 mit ihrem magnetischen Südpol zum ortsfesten Geberteil 59 hinweisen.Der Winkelabstand ΔίΟ der solchermaßen als Paar bezeichneten Markierungselemente beträgt jeweils 40°,während der Winkelabstand &. tP der einander benachbarten Markierungselemente aufeinander folgender Markierungselementpaare 20 beträgt.

In der anderen Gestaltung der Geberscheibe 172 sind die Markierungselemente als untereinander gleichartige, radial vom Umfang 187 der Geberscheibe abstehende Stifte 188 ausgebildet,die in denselben Winkelabständen wie die Permanentmagnete 173-184 über den Umfang 187 der Geberscheibe 172 verteilt angeordnet sind.

In einer der Fig.4 entsprechenden Darstellung zeigt der erste Impulszug 190 der Fig.9a die Reihenfolge der innerhalb der ersten auf das Bezugssignal folgen-

- 24 -

090032/000?

den Umdrehung der Geberscheibe 172 bzw.der Kurbelwelle von den Markierungselementen im ortsfesten Geberteil 59 ausgelösten Spannungssignale,wenn die mit Permanentmagneten 173-184 arbeitende Gestaltung der Geberscheibe 172 eingesetzt ist,die sich in Richtung des Pfeils 189 dreht.Durch den zweiten Impulszug 191 und den dritten Impulszug 192 sind die Ausgangsimpulse der ersten bzw. zweiten Impulsgeberstufe 71 bzw.78 wiedergegeben,die die mit verschiedenem Zählsinn gezählten Eingangssignale des V/R-Zählers 81 sind.Durch den vierten Impulszug 193 und den fünften Impulszug 194 ist die Reihenfolge der an den Bit-Ausgängen 84 bzw.86 des V/R-Zählers 81 abgegebenen positiven und negativen Ausgangsimpulse wiedergegeben,die während der ersten auf das 3ezugssignal,das durch die gestrichelte Linie 195 der Fig.9a repräsentiert ist,folgenden Umdrehung der Kurbelle 12 erzeugt werden.Durch den sechsten Impulszug 196 ist die Reihenfolge der am Ausgang des ersten UND-Glieds/fortlaufend abgegebenen positiven Dekodier-Impulse für den Zählerstand 1 des V/R-Zählers und durch den siebten Impulszug 197 die Reihenfolge der am Ausgang des zweiten UND-Gliedes 89 fortlaufend abgegebenen Dekodier-Impulse für den Zählerstand 3 des V/R-Zählers 81 wiedergegeben.Der achte Impulszug 198 zeigt die Reihenfolge der vom -Binär-Untersetzer 100 während der ersten auf das Bezugssignal 195 folgenden Umdrehung der Kurbelwelle 12 abgegebenen Drehlagen- und Drehbereichs-Markierungsimpulse 200,die aus den Dekodier-Impulsen für den Zählerstand 1 des V/R-Zählers 81 abgeleitet sind und der neunte Impulszug 199 die Reihenfolge der im Verlauf der anschließenden zweiten Umdrehung der Kurbelwelle 12 vom 3inär-Untersetzer 100 abgegebenen Drehlagen-und Drehbereichs-Markierungsimpulse 201, die aus den Dekodier-Impulsen für den Zählerstand 3 des V/R-Zählers 81 abgeleitet sind.

- 25 -

Ö3OO32/00Q7

Für den Fall,daß die Geberscheibe 172 in ihrer Gestaltung mit Markierungsstiften 188 eingesetzt ist,zeigt der erste Impulszug 202 der Fig.9b die drehwinkelbezogene Reihenfolge von jeweils beim Vorbeitreten eines Markierungsstifts· 188 am ortsfesten Geberteil 59 ausgelösten,kurz dauernden Ausgangsimpulsen 203.Dargestellt sind die 24 Impulse,die während zweier auf das Bezugssignal,das durch den Pfeil 204 repräsentiert ist, folgender Umdrehungen der Kurbelwelle ausgelöst werden. Durch denz zweiten Impulszug 206 der Fig.9b ist die den Drehlagen- und -bereichs-Markierungsimpulsen 200 und 201 der Fig.9a entsprechende Folge von Ausgangs impulsen 207 und 208 des Binär-Untersetzers 100 einer der Einrichtung gemäß Fig.6 entsprechenden Erkennungsschaltung wiedergegeben^iobei die Eingangsimpulse dieses Binär-Untersetzers 100 die durch Dekodierung der Zählerstände 1,2,7-10,15-18 sowie 23 und 24 des fünfstufigen Binärzählers 140 erzeugten Impulse sind.

Man erkennt anhand des Vergleichs der Impulszüge 202 und 206 der Fig.9b _t daß man die durch den zweiten Impulszug 206 wiedergegebene Folge von Ausgangsimpulsen 207 bzw.208 in einer zu der in Verbindung mit der Fig.fc erläuterten analogen Weise dadurch erzielen kann,daß man einen periodisch auf die Zählfolge 5,1,1,1 pro grammierten Zähler einsetzt.Ein zur Einleitung dieser Zählfolge geeignetes Bezugssignal ist in der Fig.9b durch den gestrichelten Pfeil 209 markiert.

- 26 -

Öi0032/000t

Die in der Fig.8 dargestellte Geberscheibe 210 ist für den Einsatz an einem 5-Zylinder-Reihenmotor bestimmt. In der Gestaltung mit Permanentmagneten 211-220 ist sie in einer Einrichtung gemäß Fig.3 mit einem beim Zählerstand 10 seinen nusgangssignalpegel wechselnden Steuerzähler 92 einsetzbar,in der Gestaltung mit Stiften 221 in einer hinsichtlich der Dekodierer zweckentsprechend abgewandelten Einrichtung gemäß Fig.6.

Die Markierungselemente 211-220 bzw.221 sind in alternierenden Winkelabständen /^. O und k (Q von 60 bzw. 12° im Umfangsbereich der Geberscheibe 210 angeordnet. Die fünf Permanentmagnet-Markierungselemente 212,213, 216,217 und 220 weisen mit ihrem magnetischen Nordpol, die fünf Permanentmagnet-Markierungselemente 211,214, 215 218 und 219 mit ihrem magnetischen Südpol zum ortsfesten Geberteil 59 hin.Auf die diesbezüglichen Einzelheiten der Fig.8 sei ausdrücklich hingewiesen.

In einer der Fig.9a entsprechenden Darstellung zeigen der erste bis neunte Impulszug 223-231 der Fig.10a,in der Reihenfolge von oben nach unten gesehen,die Ausgangs— signale des ortsfesten Geberteils 59,die vom ersten Impulsgeber 71 abgegebenen und vom V/R-Zähler 81 mit positiver Zählrichtung verarbeiteten Ausgangsimpulse,die vom zweiten Impulsgeber 78 abgegebenen und vom V/R-Zähler 81 mit negativem Zählsinn verarbeiteten Ausgangsimpulse,die am ersten Bit-Ausgang 84 abgegebenen positiven Impulse,die am zweiten Bit-Ausgang 86 des V/R-Zählers 81 abgegebenen negativen Impulse,die Dekodier-Impulse für den Zählerstand l,die Dekodier-Impulse für den Zählerstand 3,die während der ersten auf das durch die gestrichelte Linie 222 markierte Bezugssignal folgenden Umdrehung der Kurbel-

- 27 -

Θ30032/0007

-γι -

welle aus den Dekodierimpuls für den Zählerstand 1 abgeleiteten Drehlagen- und Drehwinkelbereichs-Markierungsimpulse und die während der anschließenden zweiten Umdrehung der Kurbelwelle 12 aus den Dekodierimpulsen für den Zählerstand 3 abgeleiteten Drehlagen- und Drehwinkelbereichs-Markierungsimpulse des Binär-Untersetzers 100.Als Ausgangslage ist dabei wiederum die in der Fig.8 dargestellte Lage der Geberscheibe 210 bezüglich des ortsfesten Geberteils 59 gewählt,wobei das Bezugssignal 222 innerhalb desjenigen 60 -Drehwinkelbereichs &■ -^ erzeugt wird,der als einziger durch einen Nordpol 220 und einen Südpol 211 markiert ist.

In einer der Fig.9b entsprechenden Darstellung zeigt der erste Impulszug 232 der Fig.10b die drehwinkelbezogene Reihenfolge der Geberimpulse 233,wenn man die Geberscheibe 210 in der Gestaltung mit Markierungsstiften 221 oder anderen äquvalenten Markierungselementen verwendet,die beim Vorbeitreten am ortsfesten Geberteil jeweils einen Impuls 233 auslösen.Die aus den Geberimpulsen 233 mittels des Binär-Untersetzers 100 in einer zu der in Verbindung mit der Fig.9b erläuterten analogen Weise abgeleiteten Drehwinkelbereichs-Markierungsimpulse 234 sind in ihrer drehwinkelbezogenen Reihenfolge durch den zweiten Impulszug der Fig.10b wiedergegeben.Diese Impulsfolge 236 kann auf einfache Weise auch dadurch erzielt werden,daß man das Bezugssignal,wie in Fig.10b durch den Pfeil 237 repräsentativ dargestellt,innerhalb eines unmittelbar auf einen Drehwinkel-Bereichsimpuls 234 folgenden 12°-Dreh - winkelbereichsfcCf erzeugt und zur Erzeugung der Eingangsimpulse für den Binär-Untersetzer 100 einen auf die periodische Zählfolge 3,1 programmierten,als Eingangsimpulse die Geberimpulse 233 empfangenden Zähler einsetzt.

039932/0007

Claims

ROBERT BOSCH GMBH P 78 82

PATENTANSPRÜCHE

Einrichtung zur Erzeugung eines für den Bewegungsablauf der Kurbelwelle einer mehr.zylindrlgen Vier-Takt-Brennkraftmaschine charakteristischen Ausgangssignals,das im Verlauf zweier aufeinander folgender Umdrehungen der Kurbelwelle eine der Zylinderzahl entsprechende Anzahl von elektrischen Drehwinkelbereichs-Impulsen auf weist,deren Folge derjenigen entspricht,in der die Kolben der einzelnen Zylinder nacheinander dieselbe Hubphase durchlaufen,und deren Dauer der Zeit entspricht,die die Kolben für diese Hubphasen benötigen,mit einem sich synchron mit der Kurbelwelle drehenden Geberteil,das entlang einer mit seiner Drehachse konzentrischen Kreisbahn mit Markierungselementen versehen ist,die beim Vorbeitreten an einem fest stehenden Geberteil elektrische Impulse auslösen,die Anfang und Ende der mit den gleichartigen Hubphasen ver knüpften Drehwinkelbereiche bzw. die ansteigenden und abfallenden Flanken der Drehwinkelbereichs-Impulse markieren,und mit einem Bezugssignalgeber, dessen Impuls-Ausgangssignal eine definierte Stellung eines bestimmten Kolbens auszeichnet, dadurch gekennzeichnet,daß der Bezugssignalgeber(IOD das Bezugssignal mit einer durch zwei vollständige Kurbelwellenumiäu-fe bestimmten Periodizität erzeugt,daß eine erste Gruppe von Markierungs elementen vorgesehen ist,welche die mit .der bestimmten Hubphase verknüpften Drehwinkelbereiche Δ CO

^«030032/0007

ORIGINAL INSPECTED

für diejenigen Zylinder markieren,in denen diese Hubphase während der ersten auf das Bezugssignal folgenden Umdrehung der Kurbelwelle stattfindet,und eine zweite Gruppe von Markierungselementen,die diese Drehwinkel bereicheA^ f ür diejenigen Zylinder markieren, in denen diese Hubphase während der zweiten auf das Bezugssignal folgenden Umdrehung der Kurbelwelle stattfindet,daß eine durch das Bezugssignal angesteuerte Erkennungsschaltung (81-99 ",140,149-154; ) vorgesehen ist\die während der ersten auf das Bezugssignal folgenden Umdrehung der Kurbelwelle nur auf die von den Markierungselementen der ersten Gruppe erzeugten Markierungsimpulse und während der zweiten Umdrehung der Kurbelwelle nur auf die von den Markierungselementen der zweiten Gruppe ausgelösten Markierungsimpulse durch Abgabe von Triggerimpulsen anspricht,mit denen eine Ausgangsstufe(100)angesteuert ist,deren Ausgangssignal durch die Triggerimpulse alternierend auf hohen bzw.niedrigen Signalpegel gesteuert ist,und daß die Markierungselemente der ersten und der zweiten Gruppe in einer durch die Konstruktion des Motors bedingten verschachtelten Folge auf einer mit der KurbelwelleC12) fest verbundenen GeberscheibeC43;172;210 Jangeordnet sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Markierungselemente der ersten Gruppe(44,46,47,49,52,54 und 56; 173,174,179-182;212,213,216,217,220)untereinan-

Q3QQ32/0Q07

der dieselbe in einer· charakteristischen Form der Markierungsimpulse resultierende Gestaltung bzw.Anordnung und die Markierungselemente der zweiten Gruppe( 45,48,50,51,53;175-158,183 und 184;211,214,215,218 und 219)untereinander ebenfalls dieselbe,von derjenigen der ersten Gruppe verschiedene und in einer anderen charakteristischen Impulsform der von ihnen ausgelösten Markierungsimpulse resultierende Gestaltung bzw.Anordnung haben,und daß die Er kennungsschaltung als eine auf die Impulsform ansprechende Schaltung ausgebildet ist,die durch das Bezugssignal auf die Erkennung der einen Impulsform und nach dem Auftreten der für eine Umdrehung der Kurbelwelle(12)charakteristischen Anzahl von Markierungsimpulsen der einen Form auf die Erkennung der Markierungsimpulse mit der anderen Impulsform umsteuerbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß die Markierungs elemente(44-56;173-184;211-220)als Permanentmagnete ausgebildet sind,die mit ihrer magnetischen Achse in Richtung der Achse einer als ortsfestes GeberteiK59)eingesetzten Aufnehmerspule weisen,und daß die Markierungselemente der ersten Gruppe mit dem einen Pol ihrer Magnetisierung und die der zweiten Gruppe mit dem anderen Pol ihrer Magnetisierung zur Aufnehmerspule hinweisen.

Q3G032/Q0Q?

2949473

4. Einrichtung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet,daß die Erkennungsschaltung einen jeweils auf die positiven HalbwellenC63)der Aufnehmerspulen-Ausgangssignale(62)durch Abgabe eines AusgangsimpulsesC72)definierter kurzer Dauer reagierenden ersten Signalpfad(68,70,71)und äinen zu diesem parallelen zweiten Signalpfad(74,77,78) aufweist,der auf die negativen Halbwellen(64)der Aufnehmerspulen-Ausgangssignale durch Abgabe eines entsprechenden Ausgangsimpulses(79)anspricht,daß ein die Ausgangsimpulse(72)des ersten Signalpfades mit positivem und die Ausgangsimpulse(79)des zweiten Signalpfades mit negativem Zählsinn verarbeitender V/R-Zähler(81)vorgesehen ist,daß das Bezugssignal die Erkennung derjenigen Markierungsmagnetgruppe einleitet,die beim Vorbeitreten am ortsfesten Geberteil(59)die mit der negativen Halbwelle(64)beginnenden Ausgangssignale induziert und dazu den Zählerstand des V/R-Zählers(81)auf +2 setzt,daß ein erster Dekodierer(87,88)vorgesehen ist,der einen Erkennungsimpuls(117)jeweils dann erzeugt,wenn der Zählerstand des V/R-Zählers(81)eins ist und ein zweiter Dekodierer(89) der einen Erkennungsimpulsi118)jeweils dann erzeugt, wenn der Zählerstand des V/R-Zählers(81) drei ist, daß der Ausgang des ersten Dekodierers(87,88)über einen ersten und der Ausgang des zweiten Dekodieres (89)über einen zweiten,durch das Ausgangssignal eines SteuerzählersC92)in den leitenden bzw.gesperrten Zustand gesteuerten elektronischen Schalter(93 bzw.94) mit dem Eingang eines Binär-Untersetzers(100)verbunden sind,wobei der Steuerzähler(92)ein durch das Bezugssignal auf den Ausgangszählerstand Null gesetzter Vorwärtszähler ist,der als Zähleingangssignale von

B30032/00GI

den Ausgangsimpulsen des ersten und des zweiten Signalpfades(68,70,71 und 74,77,78)abgeleitete Eingangsimpulse(111,126)empfängt und das den ersten elektronischen Schalter(93)in den leitenden und den zweiten elektronischen Schalter(94)in den gesperrten Zustand steuernde Ausgangssignal ab gibt,solange sein Zählerstand Kleiner ist als die doppelte Zylinderzahl sowie das den zweiten elektronischen Schalter(94)in den leitenden Zustand steuernde und den ersten elektronischen Schalter(93)sperrende Ausgangssignal abgibt,sobald sein Zählerstand gleich der doppelten Zylinderzahl oder größer ist (Fig.3).

5. Einrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,daß die Markierungselemente(137;l88;221;Figuren2;7;8)der ersten und der zwä±en Gruppe untereinander gleichartig ausgebildet sind,und daß die Erkennungsschaltung, die für die nacheinander durchlaufenden Dreh winkelbereiche der Kurbelwellen12)charakteristischen Drehwinkel-Bereichssignale aus der Abzählung der auf das Bezugssignal folgenden Mar kierungsimpulse bzw.durch Abzählung von Untergruppen dieser Markierungsimpulse erzeugt.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,daß die Erkennungsschaltung einen durch das Bezugssignal zurücksetzbaren VorwärtszählerC140)aufweist,der beim Vor beitreten der Markierungselementei137;188;221) an dem ortsfesten GeberteiK 138)einen Zählimpuls empfängt,und daß eine der Anzahl der Markierungselemente entsprechende Anzahl von Komparatoren vorgesehen ist,die den Zählerstand des VorwärtszählersC140)mit Werten vergleichen,die mit den nacheinander eingenommenen Drehlagen der Kurbelwelle!! 12) verknüpf t sind,bei denen die Ausgangsstuf e( 1Ot)) auf das Vorbei treten des betreffenden M.arkierungselementes an dem orts festen GeberteiK138)ansprechen soll(Fig.5)·

010032/000?

7. Einrichtung nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet,daß der Vorwärtszähler (140)ein mehrstufiger Binärzähler ist,und daß als Komparatoren Dekodierer(149-154)für die mit den bestimmten Drehlagen der Kurbelwelle ver knüpften Zählerstände eingesetzt sind(Fig.5).

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,daß bei einem V-6-Zylindermotor mit einem V-Winkel von 90 die Markierungselemente der ersten Gruppe,bezogen auf diejenige Drehlage als Null-Stellung,in der das letzte Markierungselementi53)der zweiten Gruppe seinen Markierungsimpuls auslöst,in Winkelabständen von 30°, 60°,90^o,150^o,180^o,240°und 330° und die Markierungselemente der zweiten Gruppe in Winkelabständen von 120°, 210°, 270° ,
sind(Fig.2,Fig.4).

120°, 210°, 270° ,300°und 360°bzw.0° angeordnet

Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet,daß bei einem V-6Zylinder motor mit einem V-Winkel von 60° die Markierungselemente der ersten Gruppe bezogen auf diejenige Drehlage der Kurbelwelle als Null-Stellung,in der das letzte Markierungselement(189)der zweiten Gruppe, sein Markierungssignal auslöst, in Winkelabständen von 20°,60°,200°,240°,260°,300° und die Markierungselemente der zweiten Gruppe in Winkelabständen von 80^o,120^o,140^O,180^O,320°und 360°bzw. 0°Grad angeordnet sind(Fig.7).

10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet,daß bei einem Fünf-Zylinder-Reihenmotor die Markierungselemente bezogen auf diejenige Winkelstellung als Null-Stellung,in der das

030032/0007

letzte Markierungselement(219)der zweiten Gruppe seinen Markierungsimpuls auslösten Winkel abständen von 12^o,84°,156^o,228°und 300°und die Markierungselemente der zweiten Gruppe in Winkelabständen von 72°,132°,216°,276°und 360° bzw.O°angeordnet sind(Fig.8).

11. Einrichtung nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet,daß als Erkennungsschaltung ein auf die Zählfolge 1,2,3,2,...programmierbarer Zähler vorgesehen ist,der beim Vorbeitreten eines Markierungselements am ortsfesten Geberteil(59)einen ZählimpulsC139)empfängt und jeweils bei Erreichen der Zählerstände 1, 2,3,2,... einen Ausgangsimpuls(166)als Eingangssignal für einen Binär-Untersetzer erzeugt(Fig.6).

12. Einrichtung nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet,daß als Erkennungs schaltung ein auf die periodische Zählfolge 5,1,1,1... programmierbarer Zähler vorgesehen ist,der bei jedem Vorbeitreten eines Markierungselements am ortsfesten Geberteil einen Zählimpuls (203)empfängt und jeweils beim Erreichen der Zählerstände 5,1,1,1 einen Ausgangsimpuls als Eingangssignal für einen Binär-Untersetzer erzeugt(Fig.9b).

13. Einrichtung nach Anspruch 10 , dadurch gekennzeichnet,daß als Erkennungsschaltung ein auf die periodische Zählfolge 3,1,3,1... programmierbarer Zähler vorgesehen ist,der bei jedem Vorbeitreten eines Markierungselements am ortsfesten GeberteiK59)einen Zählimpuls (232) empfängt und jeweils bei Erreichen der Zählerstände 3,1,3,1... einen Ausgangsimpuls als Eingangssignal für einen Binär-Untersetzer erzeugt.

Q3O032/OOQ?