DE3447068C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Man kann hochaufgelöste Winkelimpulse durch Abtasten eines Zahn­ kranzes oder anderer Markierungen einer Schwungscheibe auf einer Wel­ le erhalten. Es handelt sich dabei insbesondere um die Schwungscheibe einer Kurbelwelle eines Viertaktmotors. Allerdings ist dieses Verfah­ ren vergleichsweise aufwendig hinsichtlich des Sensors. Außerdem kann man eine Nachrüstung eines Motors kaum vornehmen.

Die DE-OS 32 06 954 beschreibt ein Verfahren zur Drehzahl- und Winkelmessung an einem rotierenden System. Markierungsimpulse einer Welle steuern einen Zähler zur Zählung von hochfrequenten Oszillator­ impulsen, die ein Maß für die Periodendauer darstellen und gespei­ chert werden. Aus den Markierungsimpulsen und den Oszillatorimpulsen läßt sich jeweils ausgelöst durch einen Leseimpuls der Winkelwert und der Drehzahlwert berechnen. Hierzu ist eine echte Berechnung erfor­ derlich.

Aufgabe der Erfindung ist die kontinuierliche Bereitstellung von hochaufgelösten, synchronen Winkelimpulsen mit hoher Frequenzstabilität.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung unterscheidet sich dadurch in nicht naheliegender Weise vom Stand der Technik, daß entsprechend dem Zählwert für die Pe­ riodendauer in einem voreinstellbaren Zähler durch Teilung die Winkel­ impulse erzeugt werden. Die Winkelimpulse werden allein durch Zählung und Impulsteilung gewonnen, eine Berechnung in eigentlichem Sinne ist nicht erforderlich. Die Winkelimpulse haben einen Nachlauf von der Dauer eines Markierungsimpulses. Dieses ist bei einem Viertaktmotor eine halbe Kurbelwellenperiode. Dieser Wert ist in der Praxis ohne weiteres zulässig. Die Schaltung stellt mit jedem neuen Markierungsim­ puls den voreinstellbaren Zähler auf den Wert der Periodendauer ent­ sprechend dem vorhergehenden Markierungsimpuls ein. Damit ist eine Nachführung der Winkelimpulse mit jedem neuen Markierungsimpuls gewährleistet.

Damit bei der Übertragung der Voreinstellwerte und bei der Rück­ stellung der Zählerstände keine Störungen auftreten können, ist vorge­ sehen, daß die Markierungsimpulsleitung an ein Schieberegister ange­ schlossen ist, dessen verzögerte Ausgänge mit dem Übernahmeeingang des voreinstellbaren Zählers bzw. mit dem Rückstelleingang des Zäh­ lers und dem Voreinstelleingang des voreinstellbaren Zählers verbun­ den sind.

Damit unabhängig von der Anzahl der Markierungsimpulse jeweils ein Bezugsimpuls pro Kurbelwellenumdrehung bereitgestellt werden kann, ist vorgesehen, daß ein Ausgang des Schieberegisters über einen umschaltbaren Teiler und eine Synchronisierstufe eine Bezugsimpulslei­ tung beaufschlagt. Man kann so die Schaltung an eine beliebige Anzahl von Markierungsimpulsen anpassen, insbesondere an die Markierungsim­ pulse bei einem Viertakt- und einem Sechstaktmotor.

Eine Ausführungsform der Schaltung nach der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf das anliegende Blockschaltbild be­ schrieben.

Eine Markierungsimpulsleitung 1 ist an ein Schieberegister 2 an­ geschlossen. Die Markierungsimpulsleitung 1 erhält z. B. Impulse von einem mit der Kurbelwelle gekoppelten Verteiler, so daß bei einem Viertaktmotor die Markierungsimpulsleitung während jeder Kurbelwellen­ umdrehung zwei Impulse führt. Die Impulse können mittels eines Hallge­ nerators in dem Verteiler erzeugt werden. Ein Hochfrequenzoszillator 3 arbeitet auf einer Frequenz, die mindestens um einen Faktor 100 größer als die höchste zu erwartende Drehzahl der Kurbelwelle des Ver­ brennungsmotors ist, damit man eine genügend große Drehzahlauflösung auch bei hohen Drehzahlen erhält.

Dem Oszillator 3 sind zwei Teiler 4 und 5 nachgeschaltet. Der Ausgang des Teilers 4 ist zum Zähleingang 6 des Schieberegisters 2 geführt. Der Ausgang des Teilers 5 ist mit dem Zähleingang 7 eines Zählers 8 verbunden.

Von den Ausgängen des Schieberegisters sind drei Ausgänge 9, 12, 21 beschaltet. Der Ausgang 9 ist mit dem Übernahmeeingang 11 eines voreinstellbaren und rückstellbaren Zählers 10 verbunden. Der Ausgang 12 ist über eine Oder-Schaltung 26 mit den Rückstelleingängen 13, 14, 15 der Teiler 4 und 5 und des Zählers 8 sowie mit dem Voreinstellein­ gang 16 des voreinstellbaren Zählers 10 verbunden. Die Ausgangsimpulse des Oszillators 3 liegen unmittelbar an dem Zähleingang 17 des vor­ einstellbaren Zählers 10 an. Der Überlaufausgang 18 des voreinstellba­ ren Zählers ist zu dem Voreinstelleingang 16 zurückgeführt. Dem vor­ einstellbaren Zähler 10 ist ein Teiler 19 nachgeschaltet, um die Fre­ quenz der Winkelimpulse auf einen geeigneten Wert einzustellen. Die Winkelimpulse selbst treten dann am Ausgang 20 auf.

Der Ausgang 21 ist an den Eingang eines einstellbaren Teilers 22 angeschlossen, dessen Teilerverhältnis über die Steuerleitung 27 ein­ gestellt werden kann. Das Teilerverhältnis kann insbesondere 1, 2 oder 3 betragen. Man kann also den Teiler unwirksam machen, wenn von vornherein nur ein Markierungsimpuls pro Kurbelwellenumdrehung zur Verfügung steht. Bei einem Viertaktmotor wird normalerweise das Tei­ lerverhältnis auf 2 und bei einem Sechstaktmotor auf 3 eingestellt. Eine Synchronisierstufe 23 erhält an ihrem Synchronisiereingang vom Teiler 19 die Winkelimpulse. Infolgedessen erscheinen die Bezugsimpulse auf der Bezugsimpulsleitung 24 taktrichtig mit den Winkelimpulsen. Während jeder Kurbelwellenumdrehung erscheint ein Bezugsimpuls.

Eine Einschaltimpulsleitung 25 ist ebenfalls an die Oder-Schal­ tung 26 angeschlossen. Infolgedessen stellt auch der Einschaltimpuls auf der Einschaltimpulsleitung 25 sicher, daß alle Teiler und Zähler mit dem Einschalten auf 0 gestellt werden.

Die Schaltung hat folgende Funktionsweise. Sobald mit dem Ein­ schalten ein Einschaltimpuls auf der Einschaltimpulsleitung 25 auf­ tritt, werden die Teiler 4 und 5 sowie der Zähler 8 auf 0 gestellt. Wenn bei einem Viertaktmotor die Markierungsimpulse am Verteiler abge­ nommen werden und somit pro Kurbelwellenumdrehung zwei Markierungsim­ pulse erscheinen, wird der Teiler 22 auf ein Teilerverhältnis 2 einge­ stellt.

Ein Markierungsimpuls, also z. B. ein Impuls vom Verteiler des Verbrennungsmotors, beaufschlagt über die Markierungsimpulsleitung 1 das Schieberegister 2. Auf Grund der geteilten Impulse des Oszillators 3 am Zähleingang 6 wird der Markierungsimpuls 1 innerhalb des Schiebe­ registers weitergeschoben. Mit einer entsprechenden Zeitverzögerung tritt am Ausgang 9 ein Impuls auf, der den Zählstand des Zählers 8 als Voreinstellwert in einen Zwischenspeicher des voreinstellbaren Zählers 10 überträgt. Nach einer weiteren Zeitverzögerung tritt am Ausgang 12 ein Impuls auf, der die Teiler 4, 5 und den Zähler 8 zu­ rückstellt sowie den voreinstellbaren Zähler 10 auf den Voreinstell­ wert einstellt. Nun beginnt einerseits im Zähler 8 die Zählung der Ausgangsimpulse des Teilers 5. Andererseits werden die Oszillatorim­ pulse in dem voreinstellbaren Zähler 10 gezählt.

Der Zählstand im Zähler 8 ist ein Wert für die Periodendauer der Kurbelwellendrehung. Dieser Wert für die Periodendauer ist als Vorein­ stellwert in den Zwischenspeicher des voreinstellbaren Zählers 10 übernommen worden. Der voreinstellbare Zähler 10 zählt die Ausgangsim­ pulse des Oszillators 3 und teilt dieselben durch den Voreinstell­ wert, also durch die Periodendauer. Die Ausgangsimpulse auf dem Über­ laufausgang 18 haben also einen gleichen Winkelabstand bezüglich der Kurbelwellendrehung voneinander. Die Ausgangsimpulse auf der Ausgangs­ leitung 18 stellen also Winkelimpulse dar, die der Drehung der Kurbel­ welle synchron sind. Dabei ist die geringe zeitliche Verzögerung ver­ nachlässigbar, die dadurch entsteht, daß jeweils die Periodendauer während der zurückliegenden halben Kurbelwellenumdrehung gemessen wird, so daß die in dem voreinstellbaren Zähler 10 verarbeitete Perio­ dendauer der tatsächlichen Periodendauer eine halbe Kurbelwellenumdre­ hung nachhinkt. Durch den Teiler 19 wird die Impulszahl einem prak­ tisch gewünschten Wert angepaßt.

Jeder Markierungsimpuls auf der Leitung 21 wird in dem Teiler 22 geteilt. Die Synchronisierstufe 23 erzeugt taktrichtig mit den Winkel­ impulsen Bezugsimpulse.

Claims (3)

1. Schaltung zur Erzeugung von hochaufgelösten Winkelimpulsen, die mit der Drehung einer Welle synchronisiert sind, aus Markierungs­ impulsen, die bei einigen wenigen Winkelstellungen der Welle erzeugt werden, wobei ein Hochfrequenzoszillator einen Zähler beaufschlagt, mit dessen Rückstelleingang die Markierungsimpulsleitung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Hochfrequenzoszillator (3) und den Zähler (8) eine Teilerschaltung (4, 5) eingefügt ist, daß die Markierungsimpulsleitung (1) außerdem mit dem Übernahmeeingang (11) eines voreinstellbaren, als Teiler arbeitenden Zählers (10) ver­ bunden ist, in den jeweils der Wert des Zählers (8) als Teiler über­ nommen wird, und daß der Ausgang des Oszillators (3) mit dem Zählein­ gang (16) des voreinstellbaren Zählers (10) verbunden ist, dessen Überlaufausgang (18) zum Voreinstelleingang (16) zurückgeführt ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungsimpulsleitung (1) an ein Schieberegister (2) angeschlossen ist, dessen verzögerte Ausgänge (9, 12) mit dem Übernahmeeingang (11) des voreinstellbaren Zählers (10) bzw. mit dem Rückstelleingang (15) des Zählers (8) und dem Voreinstelleingang (16) des voreinstellbaren Zählers (10) verbunden sind.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgang (21) des Schieberegisters (2) über einen umschaltbaren Teiler (22) und eine Synchronisierstufe (23) eine Bezugsimpulsleitung (24) beaufschlagt.