DE3017973A1 - Angular transducer for ignition and for injection control - has inductive sensor of magnetised and non-magnetised markers - Google Patents
Angular transducer for ignition and for injection control - has inductive sensor of magnetised and non-magnetised markersInfo
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Abstract
Description
, 6304, 6304
14.4.1980 Ve/Hm14.4.1980 Ve / Hm
ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1
Winkelgeber, insbesondere zur Steuerung von Zündung und Kraftstoffeinspritzung in Brennkraftmaschinen Stand der TechnikAngle sensors, in particular for controlling ignition and fuel injection in internal combustion engines, prior art
Die Erfindung geht aus von einem Winkelgeber nach der Gattung des Hauptanspruchs. Solche induktiven Winkelgeber sind insbesondere in Kraftfahrzeugen zur Steuerung von Zündanlagen oder Kraftstoffeinspritzanlagen heute in vielfältiger Weise im Einsatz. Dabei besteht oftmals das Problem, daß zur Steuerung mehrerer Endstufen verschiedene Winkelinformationen benötigt werden. Um diese verschiedenen Informationen untereinander zu unterscheiden, wurde z.B. in der DE-OS 2 736 576 vorgeschlagen, magnetisierte Marken unterschiedlicher Polarität zu verwenden und deren unterschiedliche Signale zur Steuerung zweier Endstufen zu verwenden. Diese Methode hat den Nachteil, daß die Zahl der zu steuernden Endstufen oder Vorgänge auf zwei begrenzt ist. Will man diese Zahl erhöhen, so können z.B. gemäß der DE-OS 2 723 832 mehrere Sensoren verwendet werden, was eine Anlage jedoch aufwendig und teuer macht.The invention is based on an angle encoder according to the preamble of the main claim. Such inductive angle sensors are in particular in motor vehicles for controlling ignition systems or fuel injection systems today in a variety of ways in action. There is often the problem that different angle information is used to control several output stages are needed. In order to differentiate between these various pieces of information, for example, DE-OS 2 736 576 proposed to use magnetized marks of different polarity and their different signals for control to use two power amplifiers. This method has the disadvantage that the number of output stages or processes to be controlled is limited to two. If you want to increase this number, for example, according to DE-OS 2 723 832, several sensors be used, which makes a system complex and expensive.
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Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Der erfindungsgemäße Winkelgeber mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß mit nur. einem einzigen Sensor praktisch eine beliebige Anzahl von ■Endstufen gesteuert werden kann, die jeweils bei einer anderen Winkelstellung des rotierenden Geberteils einen anderen Vorgang auslösen müssen. Der Winkelgeber ist daher einfach und kostengünstig zu realisieren. Der vergrößerte Aufwand der Auswerteschaltung ist bei der heutigen Mikroelektronik praktisch ohne Bedeutung.The angle encoder according to the invention with the characterizing features the main claim has the advantage that with only. a single sensor practically any number of ■ Power amplifiers can be controlled, each at a different Angular position of the rotating encoder part have to trigger another process. The angle encoder is therefore simple and inexpensive to realize. The increased complexity of the evaluation circuit is practically without in today's microelectronics Meaning.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Winkelgebers möglich.The measures listed in the subclaims are advantageous developments and improvements of the main claim specified angle encoder possible.
Zeichnungdrawing
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine schaltungsmäßige Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels.An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. The single figure shows a circuit configuration of the embodiment.
Beschreibung des AusführungsbeispielesDescription of the embodiment
Ein mit der Nockenwelle oder Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbundenes, als Scheibe ausgebildetes Geberteil 10 weist drei als Nocken oder Blechrechtecke ausgebildete, ferromagnetische, nicht magnetisierte Marken 11 bis 13 auf, die zueinander jeweils um einen Winkel von 120 Grad versetzt sind. Zwischen zwei Marken 12, 13 ist eine weitere, als Nocken oder Blechrechteck ausgebildete magnetisierte Marke l%auf dem Geberteil 10 angeordnet. Die Marken werden durch einen induktiven Sensor I1J abgetastet« Eine Stromquelle 15 ist über einen Schalter 16 mit dem induktivemA sensor part 10, which is connected to the camshaft or crankshaft of an internal combustion engine and designed as a disk, has three ferromagnetic, non-magnetized marks 11 to 13 designed as cams or sheet metal rectangles, each of which is offset from one another by an angle of 120 degrees. Between two marks 12, 13, a further magnetized mark 1% in the form of a cam or sheet metal rectangle is arranged on the encoder part 10. The marks are scanned by an inductive sensor I 1 J. A power source 15 is via a switch 16 with the inductive
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Sensor l4 verbunden, dessen zweiter Anschluß über die Parallelschaltung eines Widerstands 17 mit einer Diode 18 an Masse angeschlossen ist. Der Verknünfungspunkt des Schalters 16 mit dem induktiven Sensor 14 ist über die Reihenschaltung einer Diode 19 mit einem Widerstand 20 an die Basis eines Transistors 21 angeschlossen, dessen Emitter an Fasse liegt. Parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Transistors 21 ist ein Kondensator 22 geschaltet. Parallel zum Widerstand 20 liegt ein weiterer Kondensator 23. Die Bauteile 19 bis 23 bilden eine erste Äuswerteschaltung für Sensorsignale. Der Verknüpfungspunkt zwischen dem induktiven Sensor 14 und dem Widerstand ist über einen Widerstand 24 mit der Basis eines weiteren Transistors 25 verbunden, dessen Emitter ebenfalls an Masse liegt. Parallel zur Basis-Emitter-Strecke dieses Transistors 25 ist ein Kondensator 26 geschaltet. Die Bauteile 17, 18 sowie 24 bis 26 bilden eine zweite Auswerteschaltung der Sensorsignale.Sensor l4 connected, the second connection via the parallel connection a resistor 17 with a diode 18 is connected to ground. The connection point of switch 16 with the inductive sensor 14 is via the series connection of a diode 19 with a resistor 20 to the base of a Connected transistor 21, the emitter of which is connected to Fasse. In parallel with the base-emitter path of the transistor 21 is a Capacitor 22 switched. Another capacitor 23 is located parallel to the resistor 20. The components 19 to 23 form one first evaluation circuit for sensor signals. The point of connection between the inductive sensor 14 and the resistor is connected via a resistor 24 to the base of a further transistor 25, the emitter of which is also connected to ground lies. A capacitor 26 is connected in parallel with the base-emitter path of this transistor 25. The components 17, 18 and 24 to 26 form a second evaluation circuit of the Sensor signals.
Die beiden Auswerteschaltungen 19 bis 23 und 17, 18 sowieThe two evaluation circuits 19 to 23 and 17, 18 and
24 bis 26 steuern über die Kollektoren der Transistoren 21,24 to 26 control over the collectors of the transistors 21,
25 einen Mikrorechner 27, der z.B. ein Zündungsrechner für eine Brennkraftmaschine sein kann, was durch die drei daran angeschlossenen Zündungsendstufen 28 bis 30 dokumentiert ist. Genausogut kann natürlich ein Rechner für die Kraftstoffeinspritz-Steuerung oder eine sonstige Auswerteschaltung gesteuert werden, die Steuersignale bei verschiedenen Winkelstellungen der Kurbelwelle benötigt.25 a microcomputer 27, which can be, for example, an ignition computer for an internal combustion engine, what the three on it connected ignition output stages 28 to 30 is documented. Of course, a computer for fuel injection control can do just as well or another evaluation circuit can be controlled, the control signals at different angular positions the crankshaft is required.
Der Kollektor des Transistors 21 liefert ein durch die magnetisierte Marke 14aerzeugtes Synchronisationssignal und gibt es über die Leitung 36. dem Rechner 27, bzw. einer nicht näher dargestellten Auswerteschaltung ab. Weiterhin ist dieses .Signal dem Setzeingang eines Flipflops 31 sowie dem Rücksetzeingang eines Zählers 32 zugeführt. Der Kollektor des Transistors 25 liefert Signale, die beim Passieren der nicht magnetisierten Marken 11 bis 13 im induktiven Sensor 14 er-The collector of transistor 21 supplies a magnetized by the Mark 14a generated synchronization signal and is there over the line 36. the computer 27, or one not closer evaluation circuit shown. Furthermore, this signal is the set input of a flip-flop 31 and the reset input a counter 32 is supplied. The collector of the transistor 25 provides signals that when passing the not magnetized marks 11 to 13 in the inductive sensor 14
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zeugt werden und gibt diese dem Takteingang des Zählers 32 ab. Der Zähler 32 ist vorzugsweise als Ringzähler geschaltet und gibt bei einem der Zahl der nicht magnetisierten Marken 11 bis 13 entsprechenden Zählerstand ein Ausgangssignal am Ausgang CO ab," das dem Rücksetzeingang des Flipflops 31 zugeführt ist. Drei, den Zählerständen 1 bis 3 entsprechende Dekodiereingänge sind mit der nicht näher dargestellten Auswerte schaltung über Leitungen 33 bis 35 verbunden und können drei verschiedene Vorgänge steuern, die bei drei verschiedenen Winkelstellungen der Kurbelwelle ablaufen sollen. Dies sind z.B. die Zündvorgänge bei einer 3- bzw. 6-Zylinder-Brennkraftmaschine, die bei ruhender Hochspannungsverteilung über drei Zündungsendstufen 28 bis 30 gesteuert werden. Die Steuersignale werden natürlich noch im Rechner durch eine nicht näher dargestelltes parameterabhängige Zündzeitpunktverstellung und Schließwinkelsteuerung modifiziert. Der Ausgang des Flipflops 31 steuert den Schaltzustand des Schalters 16.and outputs them to the clock input of the counter 32. The counter 32 is preferably connected as a ring counter and gives at one of the number of non-magnetized brands 11 to 13, an output signal at the output CO, which is fed to the reset input of the flip-flop 31, is output is. Three decoding inputs corresponding to counter readings 1 to 3 are connected to the evaluation (not shown in detail) circuit connected via lines 33 to 35 and can control three different processes, the three different Angular positions of the crankshaft should run. These are e.g. the ignition processes in a 3- or 6-cylinder internal combustion engine, which are controlled by three ignition output stages 28 to 30 when the high voltage distribution is at rest. The control signals are of course still in the computer by a not shown in detail parameter-dependent ignition timing adjustment and dwell angle control modified. The output of the flip-flop 31 controls the switching state of switch 16.
Die Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels besteht darin, daß bei zunächst geöffnetem-Schalter 16 und Passieren der magnetisierten Marke l4a am Sensor 14 ein dadurch erzeugtes Signal über die Diode 19 und die RC-Kombination 20, 23 zur Basis des Transistors 21 gelangt und diesen kurzzeitig umsteuert. Dies erzeugt zum einen ein Synchronisationssignal auf der Leitung 36 und steuert zum anderen das Flipflop 31 um. Dadurch wird der Schalter 16 geschlossen. Gleichzeitig wird der Zähler 32 rückgesetzt. Es fließt nunmehr ein Strom von der Stromquelle 15 über den induktiven Sensor 14. Infolge des Spannungsabfalls am Widerstand 17 wird der Transistor 25 stromleitend. Bei jedem Passieren eines nicht magnetisierten Nockens 11 bis 13 wird nunmehr infolge der Induktivitätsänderung im Sensor 14 u.a. eine negative Halbwelle induziert, die die Diode 18 stromleitend macht. Der Transistor 25 sperrt kurzzeitig. Ein dadurch erzeugtes Signal zählt im Zähler 32 je^ weils um den Wert eins weiter, -wodurch nacheinander Signale an den Leitungen 33 bis 35 erzeugt werden. Beim dritten, durchThe mode of operation of the exemplary embodiment is that when the switch 16 is initially open and the magnetized Mark l4a on the sensor 14 a signal generated thereby via the diode 19 and the RC combination 20, 23 to the base of the Transistor 21 arrives and reverses this briefly. On the one hand, this generates a synchronization signal on the line 36 and on the other hand controls the flip-flop 31. This will the switch 16 is closed. At the same time, the counter 32 reset. A current now flows from the current source 15 via the inductive sensor 14 as a result of the voltage drop at the resistor 17, the transistor 25 becomes conductive. Each time a non-magnetized cam 11 is passed to 13, a negative half-wave is now induced, among other things, as a result of the change in inductance in sensor 14, which causes the Making diode 18 conductive. The transistor 25 blocks briefly. A signal generated thereby counts in the counter 32 each ^ because by the value one further, -which one after the other signals are generated on lines 33 to 35. The third, through
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die Marke 13 erzeugten Signal wird neben dem Signal auf der Leitung 35 ein Rücksetzsignal für das Flipflop 31 erzeugt, durch das der Schalter 16 wieder geöffnet wird. Erst durch das darauffolgende Passieren der magnetisierten Marke liia am Sensor 14 erfolgt ein neuerliches Schließen des Schalters 16,the mark 13 generated signal is next to the signal on the Line 35 generates a reset signal for flip-flop 31, by which the switch 16 is opened again. Only by the subsequent passing of the magnetized mark liia am Sensor 14 closes switch 16 again,
Die RC-Kombinationen 20, 22, 23 und 24, 26 dienen zur Störspannungsunterdrückung. The RC combinations 20, 22, 23 and 24, 26 are used to suppress interference voltage.
Durch die Synchronisierungsmarke14a ist ein eindeutiger Bezug der durch die Marken 11 bis 13 erzeugten Signale zur zugeordneten Winkelstellung gegeben. Wird die Reihenfolge der durch die Marken 11 bis 13 erzeugten Signale durch einen Störimpuls oder durch einen sonstigen Einfluß verändert, so wird bereits beim nächsten Passieren der magnetisierten Marke 1% wieder eine Normierung herbeigeführt und ein eindeutiger Winkelbezug wieder gewährleistet.The synchronization mark 14a provides a clear reference given the signals generated by the marks 11 to 13 for the associated angular position. Will the order of the by the marks 11 to 13 generated signals by an interference pulse or changed by some other influence, it is already the next time the magnetized mark is passed 1% a normalization was brought about again and a clear angle reference was again guaranteed.
Außer zur Normierung bzw. Synchronisierung kann der Impuls der magnetisierten Marke 14a noch zusätzlich als Winkelmarke verwendet werden. Werden z.B., wie im dargestellten Fall drei Winkelsignale in Abstand von 120 Grad benötigt, so kann dies auch dadurch realisiert werden, daß eine magnetisierte Marke -4a und zwei dazu um jeweils 120 Grad versetzte,nicht magnetisierte Marke vorgesehen werden. Für eine if-Zylinder-Brennkraftmaschine mit ruhender Hochspannungsverteilung genügt z.B. eine magnetisierte Marke und eine dazu um l80 Grad versetzte nicht magnetisierte Marke. Für diesen Fall kann z.B. der Zähler 32 entfallen, und das vom Transistor 25 erzeugte Signal kann direkt als Rücksetzsignal für das Flipflop 31 sowie als Steuersignal für den Rechner 27 verwendet werden. Das zweite Steuersignal für die.zweite Endstufe wird über die Leitung 36' zugeführt.In addition to normalization or synchronization, the pulse the magnetized mark 14a can also be used as an angle mark. For example, as in the case shown, three If angle signals are required at a distance of 120 degrees, this can also be achieved by using a magnetized mark -4a and two non-magnetized ones, each offset by 120 degrees Brand to be provided. For an if-cylinder internal combustion engine with static high-voltage distribution, for example, a magnetized mark and one offset by 180 degrees is sufficient not magnetized mark. In this case, the counter 32, for example, and the one generated by the transistor 25 can be omitted Signal can be used directly as a reset signal for flip-flop 31 and can be used as a control signal for the computer 27. The second control signal for the second output stage is via the line 36 'supplied.
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Werden die Signale des dargestellten Winkelgebers zur Steuerung eines Mikrorechners verwendet, so können bei einer tatsächlichen Realisierung natürlich die Bauelemente 31 und 32 als konkrete Bauelemente entfallen. Die Abfrage der Signale an den'Kollektoren der Transistoren 21 und 25 erfolgt dann über das Programm des Mikrorechners, in dem natürlich die gleichen Funktionen ablaufen.If the signals of the angle encoder shown are used to control a microcomputer, an actual Realization of course the components 31 and 32 as concrete components are omitted. The query of the signals den'Collectors of transistors 21 and 25 then takes place via the program of the microcomputer, in which of course the same functions run.
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