DE3541624A1 - Anordnung zur identifikation von winkelimpulsen - Google Patents

Description

Bei modernen Verbrennungsmotoren wird der Beginn der Kraftstoffeinspritzung und/oder der Zündung durch ein elektronisches Steuergerät, insbesondere in Verbindung mit einem Mikroprozessor, bestimmt. Dieses Steuergerät braucht als Grundlage der Berechnung eine Information über den aktuellen Stand der mit den einzelnen Zylindern gekuppelten Kurbelwelle. Diese ist daher mit einer Geber­ anordnung in Form einer Geberscheibe gekuppelt, die auf ihrem Umfang Winkelmarken aufweist. Letztere werden von einem Impulsgeber abgetastet, der je Winkelmarke einen Winkelimpuls liefert; der zeitliche Abstand dieser Winkel­ impulse ist ein Abbild des Winkels zwischen den Winkelmar­ ken auf der Geberscheibe.

Ohne besondere Maßnahmen ist es aber bei dieser Technik nicht möglich, dem einzelnen Winkelimpuls die Winkelmar­ ken zuzuordnen, die diesen Winkelimpuls hervorgerufen hat. Daher kann ein Winkelimpuls auch nicht einer be­ stimmten Stellung der Kurbelwelle zugeordnet werden, also beispielsweise derjenigen Stellung, bei der der Kolben eines bestimmten Zylinders gerade den oberen Todpunkt er­ reicht hat. Um darüber eine Aussage zu ermöglichen - ohne mechanischen Verteiler - ist es notwendig, mindestens einem der Winkelimpulse durch eine zusätzliche Identi­ tätskennung eine definierte Position der Welle gegenüber einem Festpunkt zuzuordnen. Ein derart identifizierter Winkelimpuls wird im folgenden als Absolutimpuls bezeich­ net.

Aus der europäischen Patentanmeldung 00 58 562 ist eine Lösung dieses Problems bekannt, bei der die Geberscheibe der Geberanordnung vier äquidistant angeordnete Winkel­ marken und zusätzlich eine Codemarke aufweist, die sich durch einen abweichenden Winkelabstand zu der folgenden Winkelmarke unterscheidet. Der Geberscheibe ist ein Im­ pulsgeber und diesem ein Decoder nachgeschaltet, der den zeitlichen Abstand der von den Marken verursachten Impul­ se mißt und miteinander vergleicht. Der unterschiedliche Zeitabstand der Impulse ist dann eine Identifikationsken­ nung für den Winkelimpuls, der dem von der Codemarke er­ zeugten Codeimpuls folgt.

Diese Technik hat zunächst den Nachteil, daß sie nur bei konstanter Drehzahl einwandfrei funktioniert, nicht je­ doch beim Anlauf einer Brennkraftmaschine: Bei starker Beschleunigung oder Verzögerung der die Geberscheibe tra­ genden Welle ist nämlich der zeitliche Abstand zwischen dem Codeimpuls und den Winkelimpulsen kein eindeutiges Maß mehr für die von der Welle zwischen diesen Marken zu­ rückgelegten Winkel.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine ein­ deutige und sichere Identifizierung eines Winkelimpulses als Absolutimpuls auch bei schneller Änderung der Dreh­ zahl zu gewährleisten.

Bei der erfindungsgemäßen, in Anspruch 1 gekennzeichneten Lösung dieser Aufgabe, wird zur Identifikation eines Win­ kelimpulses als Absolutimpuls nicht der zeitliche Abstand dieser Impulse ausgewertet, sondern die Anzahl digitaler Codemarken in einem Codeelement, das einer Winkelmarke in Drehrichtung vorausgeht. Dieser Zählvorgang und damit die Identifizierung eines Winkelimpulses ist nicht mehr von der Drehgeschwindigkeit und deren Anderung abhängig.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Technik besteht da­ rin, daß je Umdrehung der Geberscheibe nur ein einziger Absolutimpuls vorgesehen ist. Im ungünstigsten Fall ver­ streicht daher ein Todwinkel von praktisch 360°, bevor der Absolutimpuls kommt und damit eine Zuordnung aller Winkelimpulse zu bestimmten Winkellagen der Welle möglich ist.

Auf der Grundlage der Erfindung ist es dagegen möglich, eine Vielzahl von Absolutimpulsen je Umdrehung der Geber­ scheibe zu erzeugen und dadurch den Todwinkel wesentlich zu reduzieren: Damit ist es schon nach einer Teilumdre­ hung der Kurbelwelle möglich, Einspritz- und Zündimpulse den einzelnen Zylindern in der richtigen Reihenfolge zu­ zuführen; dadurch läßt sich die Anspringfreudigkeit eines Verbrennungsmotors und auch sein Abgasverhalten im Anlauf wesentlich verbessern.

Hierbei kann man mehreren oder gar allen Winkelmarken ein Codeelement zuordnen. Dabei muß die Zahl der Codemarken in jedem Codeelement unterschiedlich sein. Bei gegebener Größe der Codemarken sind daher der Anzahl von unter­ schiedlichen Winkelmarken und deren Verteilung über den Umfang der Geberscheibe enge Grenzen gesetzt.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung lassen sich mit einer gegebenen Größe und Zahl von Codemarken wesentlich mehr Winkelmarken als Absolutmarken identifizieren: Da­ nach wird jeder zu identifizierenden Winkelmarke ein Co­ deabschnitt aus zwei oder mehr Codeelementen - Elemente­ zahl E - zugeordnet, deren Codewinkel gleich sind den Sektorwinkeln derjenigen E Sektorelemente, die der Abso­ lutmarke in Drehrichtung vorangehen, wobei auch die Code­ winkel der Codeelemente in derselben Reihenfolge angeord­ net sind, wie die Sektorwinkel der E Sektorelemente. Da­ mit ist es möglich, mit Hilfe der Winkel- und Absolutim­ pulse die Zahl der Codeimpulse aus den einzelnen Codeele­ menten zu unterscheiden. Mit einer Grundmenge T von ver­ schiedenen Codeelementen lassen sich dann T ^E (E Elemente­ zahl) minus 1 Absolutmarken unterscheiden. Umgekehrt ge­ hört zu einer geforderten Markengesamtzahl M von Absolut­ marken eine Grundmenge T von unterschiedlichen Codeele­ menten, die gleich ist dem Logarithmus der Markengesamt­ zahl M plus 1, wobei die Basis des Logarithmus gleich ist der zu jedem Codeabschnitt gehörenden Elementezahl E.

Wählt man beispielsweise zwei Codeelemente (E gleich 2) je Codeabschnitt, dann benötigt man für eine Markengesamt­ zahl M = 15 eine Grundmenge T von vier unterschiedlichen Codeelementen. Hierbei kann es sich um Codeelemente mit 0, 1, 2, 3 oder mit 1, 2, 3, 4 etc. Codemarken handeln.

In diesen Fällen müssen jedoch alle Permutationen der vier unterschiedlichen Codeelemente ausgenutzt werden, also auch die Kombination der zwei längsten Codeelemente. Geht man im einfachsten Fall davon aus, daß alle Codemar­ ken zwischen sich denselben Grundwinkel α einschließen - äquidistante Anordnung - dann ergibt sich daher als Ge­ samtlänge des größten Codeabschnittes gleich 2 × 5

Eine günstigere Ausnutzung des Raumes auf der Geberschei­ be läßt sich gemäß einer Weiterbildung der Erfindung bei gleicher Markengesamtzahl M erreichen, wenn man von einer Gesamtmenge A von Grundgrößen ausgeht, die größer ist als die zuvor berechnete Grundmenge T. In diesem Fall kann man dann zur Bildung der Codeabschnitte aus der Gesamt­ zahl von unterschiedlichen Kombinationsmöglichkeiten von Codeelementen möglichst kurze Kombinationen auswählen. Außerdem steigt auf diese Weise der Gestaltungsspielraum für die Verteilung der Winkelmarken über den Umfang der Geberscheibe erheblich. Ferner sinkt mit der Zahl der Winkelmarken die Größe des Todwinkels je Codeabschnitt.

Grundsätzlich können die einzelnen Codemarken in den Co­ deelementen beliebig angeordnet sein. Vorzugsweise bilden jedoch alle Codemarken - Codemarkenzahl Z - eine Codespur, in der die Codemarken zwischen sich denselben Grundwinkel einschließen. In diesem Fall sind dann auch die einzel­ nen Sektorwinkel der Sektorelemente und die Gesamtwinkel der Codeabschnitte so groß, daß sie durch diesen Grundwin­ kel ohne Rest teilbar sind.

Die Hauptspur mit den Winkel- und Absolutmarken und die Codespur mit den Codemarken sowie die zugeordneten Senso­ ren können so angeordnet sein, daß die die Codeimpulse benachbarter Codeelemente trennenden Winkelimpulse zwi­ schen zwei Codeimpulsen liegen. Bei einer besonders ein­ fachen Ausführungsform der Erfindung ist die Anordnung jedoch so gewählt, daß sich jeder Winkelimpuls mit einem Codeimpuls überdeckt.

Die Codespur kann wie beim Stand der Technik auf einer getrennten Codescheibe liegen, die mit der Geberscheibe gekuppelt ist, vorzugsweise sich synchron mit der Geber­ scheibe dreht. Die Codespur kann jedoch auch auf der Ge­ berscheibe selbst neben der Hauptspur angeordnet sein. Entsprechend kann auch ein Codesensor für die Codespur mit dem Sensor für die Hauptspur in demselben Gehäuse untergebracht sein.

Die Sensoren können in bekannter Weise optisch, magne­ tisch oder induktiv in Verbindung mit entsprechenden Mar­ ken zusammenarbeiten. Als Code- und/oder Winkelmarken ha­ ben sich besonders Zähne am Umfang einer metallischen Scheibe bewährt, die mit einem induktiv arbeitenden Sen­ sor abgetastet werden.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich in Verbindung mit dem aus der US-PS 41 21 112 bekannten Hartig-Impulsgeber: Dieser arbeitet mit einer Geberscheibe, die an ihrem Umfang Z äquidistant angeord­ nete Zähne aus gewöhnlichem Eisen mit relativ hohen Wir­ belstromverlusten aufweist. Diejenigen Zähne, die als Ab­ solutmarke dienen sollen - Markenzähne -, haben wesent­ lich niedrigere Wirbelstromverluste. Insbesondere weisen sie einen Schlitz quer zur Drehrichtung auf, der mit ei­ nem Material höherer Permeabilität ausgefüllt ist. Der zugehörige Sensor wertet das Verhältnis der magnetischen Leitfähigkeit (Permeabilität μ) zu der elektrischen Leit­ fähigkeit jedes einzelnen Zahnes aus. Dieses Verhältnis ist bei geschlitzten und ungeschlitzten Zähnen signifi­ kant unterschiedlich. Im Ergebnis liefert der Sensor je Zahn einen Impuls, wobei jedoch der von einem geschlitz­ ten Zahn verursachte Winkelimpuls eine signifikant größe­ re Amplitude hat; diese Funktion ist unabhängig von der Drehzahl.

Bei einem Viertaktmotor ist eine solche Geberscheibe vor­ zugsweise auf der mit halber Drehzahl der Kurbelwelle um­ laufenden Nockenwelle angeordnet. Es ist jedoch auch in dem Fall möglich, die Geberscheibe direkt mit der Kurbel­ welle zu verbinden und zusätzlich einen Zusatzsignalgeber auf der Nockenwelle zu verwenden. Letzterer braucht le­ diglich jeweils während einer ersten Umdrehung ein H-Si­ gnal und während der folgenden ein L-Signal zu liefern. Mit diesen Signalen ist dann eine eindeutige Verteilung der Impulse der Geberscheibe auf die einzelnen Zylinder möglich. Zusätzlich können die Codeimpulse zur Ermittlung der jeweiligen Drehzahl verwendet werden.

Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung kann die Hauptspur mit den Winkelmarken und Absolutmarken auch auf einer mit der Nockenwelle verbundenen Geberscheibe und die Codespur mit den Codemarken auf einer mit der Kurbel­ welle verbundenen Codescheibe angeordnet sein.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, wobei

Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau des Signalgebers,

Fig. 2 die Verteilung der Winkel- und Codemarken auf die Zähne,

Fig. 3 ein detailliertes Ausführungsbeispiel für den Decoder und

Fig. 4 ein zugehöriges Impulsdiagramm zeigen.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Geberanordnung mit einer kreis­ runden Geberscheibe 11 aus gewöhnlichem Eisen bezeichnet, die um eine Achse 10 drehbar und die mit der Nockenwelle eines Verbrennungsmotors gekuppelt ist. Am Umfang der Ge­ berscheibe 11 sind 54 Zähne 12/13 äquidistant angeordnet, von denen einzelne Zähne 12 Querschlitze 120 haben, die mit einem Material höherer magnetischer Leitfähigkeit ge­ füllt sind: Diese Zähne haben zusätzlich die Funktion ei­ ner Absolutmarke 121 und werden als Markenzähne 12 be­ zeichnet. Der Abstand zwischen benachbarten Zähnen - von Mitte zu Mitte - ist durch einen Grundwinkel α bestimmt, der bei 54 Zähnen 6° 40′ beträgt.

Je zwei aufeinanderfolgende Absolutmarken 121 begrenzen ein Sektorelement 122, 123 mit dem Sektorwinkel β 1 bzw. β 2. Jedes Sektorelement deckt sich hier mit einem Code­ element gleicher Größe (Codewinkel = Sektorwinkel). Zwei aufeinanderfolgende Codeelemente (Elementezahl E = 2) bilden jeweils einen Codeabschnitt mit einem Gesamtwinkel γ 1 bzw. γ 2: Zu jeder Absolutmarke 121 gehört also ein Codeabschnitt mit den beiden vorangehenden Absolutmarken und Codeelementen. Jeder Sektorwinkel β, Codewinkel und Gesamtwinkel γ ist durch den Grundwinkel α ohne Rest teilbar.

Die Verteilung der Codeabschnitte über den Umfang der Ge­ berscheibe 11 richtet sich nach dem jeweiligen Anwendungs­ fall und wird anhand der Fig. 2 für einen Sechszylindermo­ tor schematisch erläutert: Dort sind in der zweiten Zeile die Nummern aller 54 Zähne aufgeführt. In der dritten Zeile unter jeder Zahnnummer bezeichnet eine 1 einen Zahn mit einer Absolutmarke 121 - Markenzahn 12 - und eine 0 einen einfachen, als Codemarke dienenden Zahn - Codezahn 13. In der mit P markierten ersten Zeile ist über den Markenzähnen 12 die Nummer des zugeordneten Absolutimpul­ ses (P 1 bis P 15) angegeben.

In der vierten und fünften Zeile von Fig. 2 sind vier Co­ deabschnitte mit je zwei aufeinanderfolgenden Codeelemen­ ten mit zugehörigem Gesamtwinkel γ 1 bis γ 4 angegeben. Es ist eine Gesamtmenge A von fünf verschiedenen Codeele­ menten zu 1, 2, 3, 4 oder 5 Codezähnen (0; 00; 000; 0000; 00000) vorgesehen.

Der Geberscheibe 11 ist ein Impulsgeber 14 zugeordnet, der einen Sensor 141 und einen Diskriminator 142 enthält. Der Sensor 141 tastet die Zähne der Geberscheibe 11 ab und wertet dabei das unterschiedliche Verhältnis von elektrischer zu magnetischer Leitfähigkeit der Zähne 12, 13 aus, wie dies in der US-PS 41 21 112 näher beschrieben ist. Der Sensor liefert ein Sensorsignal S - vgl. das Im­ pulsdiagramm in Fig. 4 - in Form eines Impulses je Zahn, wobei jedoch der von einem Markenzahn 12 hervorgerufene Winkelimpuls eine signifikant größere Amplitude hat als die von Codezähnen 13 hervorgerufenen Codeimpulse. Der Diskriminator 142 unterscheidet diese Amplituden und lie­ fert als Gebersignal H an einem ersten Ausgang je Code­ zahn einen Codeimpuls C und an einem zweiten Ausgang je Markenzahn einen Winkelimpuls W.

Das Gebersignal H wird einem Decoder 2 zugeführt, der aus einem Elementdecoder 21 und einem Abschnittsdecoder 22 besteht und der die Absolutimpulse an unterschiedlichen, den einzelnen Absolutmarken zugeordneten Decoderausgängen P 1 bis P 15 liefert.

Die grundsätzliche Funktion wird anhand des ungünstigsten Falles erläutert: Dieser ist gegeben, wenn bei Beginn der Drehbewegung der Geberscheibe 11 die Lücke zwischen dem Markenzahn mit der Nummer 12 in Fig. 2 und dem folgenden Codezahn mit der Nummer 13, also der Beginn des längsten Codeelementes (6 α) unter dem Sensor 141 steht. Sobald Zahn Nummer 18 mit der folgenden Absolutmarke am Sensor 141 vorbeiläuft, startet der dadurch ausgelöste Winkelim­ puls einen Zähler in dem Decoder 2 und ermittelt die Zahl der Codeimpulse zwischen dieser Absolutmarke und der fol­ genden, die dem Zahn 21 zugeordnet ist. Durch den folgen­ den Winkelimpuls wird dieser Wert (2 3α) abgespeichert. Beim weiteren Drehen der Geberscheibe werden die folgen­ den Codeimpulse von den Codezähnen 22 bis 25 gezählt und der Wert (4 5α) durch den Winkelimpuls vom Zahn 26 ebenfalls abgespeichert. Aus diesen beiden Speicherwerten bildet dann der Decoder einen Absolutimpuls an einem al­ lein dem Markenzahn 26 zugeordneten Decoderausgang P. Da­ mit muß sich also in diesem ungünstigsten Fall die Ach­ se 10 um einen Totwinkel von 93° und 20′ ( 14 α) drehen, bevor der erste Absolutimpuls vorliegt. Mit diesem ist dann eine eindeutige Zuordnung des ersten Einspritz- und/ oder Zündimpulses zu dem richtigen Zylinder des Verbren­ nungsmotors möglich. Vor allem läßt sich eine sequentiel­ le Einspritzung - ohne Einspritzung in den Auspufftakt eines Zylinders - realisieren.

Ein Ausführungsbeispiel des Decoders 2 mit leicht inte­ grierbaren Bausteinen ist im Detail in Fig. 3 gezeigt, wo­ bei der Diskriminator 142 des Impulsgebers 14 von Fig. 1 zur Erleichterung der Übersicht nochmals dargestellt ist. An diesen schließt sich der Elementdecoder 21 an, der im wesentlichen aus einem decodierenden Zähler 210 mit fünf Datenausgängen (entsprechend der maximalen Zahl von Code­ zähnen je Codeelement) besteht. Der Zähler wird durch die negativen Flanken eines über den Eingang C zugeführten Zählsignales C 210 weitergeschaltet und liefert an den Da­ tenausgängen ein Elementsignal, das die Zahl der Codemar­ ken je Codeelement darstellt und das aus einem H-Signal an einem der Datenausgänge und im übrigen aus L-Signalen besteht. Ein Löschsignal R 210 erhält der Zähler über den Eingang R. Zur Bildung des Zählsignales C 210 werden die Codeimpulse C und die Winkelimpulse W mit Hilfe von zwei RS-Kippgliedern 211, 212 aufbereitet, deren Setz- und Rücksetzeingäng jeweils ein UND-Glied vorgeschaltet ist. jedes Kippglied ist in bekannter Weise mit Hilfe von zwei NOR-Gliedern realisiert.

Da im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeder Codeab­ schnitt aus zwei Codeelementen besteht, hat der Ab­ schnittsdecoder 22 ebensoviele Latchelemente 221, 222, die hintereinander geschaltet und an den Zähler 210 des Elementdecoders 21 angeschlossen sind: Mit der positiven Flanke eines an einem Takteingang L anliegenden Taktsi­ gnales Q 211 wird das an den Dateneingängen anliegende Elementsignal eingespeichert und durch die negative Flan­ ke des Taktsignales auf die Ausgänge weitergegeben.

Die Ausgänge der beiden Latchelemente sind über UND-Glie­ der G 1 bis G 15 matrixartig miteinander verbunden, derart, daß am Ende jedes Taktsignales ein anderes UND-Glied ei­ nen Absolutimpuls liefert, der damit einer Absolutmarke 121 eindeutig zugeordnet ist.

Die Ein- und Ausgänge der Kippglieder 211, 212 des Ele­ mentdecoders 21 sind untereinander direkt und über ODER- Glieder 214, 215 und ein NOR-Glied 216 mit dem Zähler 210 in der dargestellten Weise verknüpft. Der Zweck dieser Verknüpfung besteht im wesentlichen darin, mit dem Auf­ treten jedes Winkelimpulses W das Taktsignal Q 211 und da­ nach ein Löschsignal R 210 für den Zähler 210 zu erzeugen.

Beim Anlauf muß ferner dafür gesorgt sein, daß nur voll­ ständige Codeelemente ausgewertet werden: Hierzu dient das RS-Kippglied 213, das an seinem Ausgang Q mit dem An­ legen der Betriebsspannung U _B das Löschsignal R 210 lie­ fert, das über das ODER-Glied 215 an dem Rücksetzeingang R des Zählers 210 liegt. Dieses Signal bleibt bis zum Rücksetzen des Kippgliedes 213 durch den ersten Winkelim­ puls W bestehen, so daß die bis dahin über das ODER-Glied 214 dem Zähler 210 zugeführten Codeimpulse nicht berück­ sichtigt werden. Der Zähler 210 zählt daher erst die ne­ gativen Flanken der Codeimpulse C nach dem ersten Winkel­ impuls W. Mit dem darauffolgenden Winkelimpuls - Zeit­ punkt t 1 in Fig. 4 - wird dann das Taktsignal Q 211 ge­ setzt, durch das jedes Latchelement 221, 222 das jewei­ lige Elementsignal an seinem Eingang übernimmt.

Mit dem Ende des Winkelimpulses W im Zeitpunkt t 2 wird der Zähler 210 durch das Löschsignal R 210 zurückgesetzt, das das NOR-Glied 216 liefert, wenn weder der Winkelim­ puls W noch das Signal Q 210 vorhanden ist.

Die negative Flanke des mit dem Winkelimpuls W zusammen­ fallenden Codeimpulses C darf bei diesem Ausführungsbei­ spiel nicht mitgezählt werden: Das wird dadurch erreicht, daß das Taktsignal Q 211 - über ODER-Glied 214 am Zählein­ gang C - erst mit der positiven Flanke des folgenden Co­ deimpulses C - Zeitpunkt t 4 - gelöscht wird.

Dieser Zustand der Kippglieder bleibt dann bis t 5, dem Zeitpunkt des nächsten Winkelimpulses W, bestehen. In der Zwischenzeit ist der Zähler 210 freigegeben und zählt die negativen Flanken - zwei - des Zählsignals C 210. Im Zeit­ punkt t 5 hat dann (nur) derjenige Ausgang des Zählers H-Signal, dessen Nummer mit der Zahl der Codeimpulse im vorangehenden Codeelement übereinstimmt. Mit der Vorder­ flanke des Winkelimpulses wird wieder ein Taktsignal Q 211 erzeugt und dadurch der Zählerstand des Zählers 210 vom ersten Latchelementes 221 und der Zählerstand am Ausgang des ersten Latchelementes 221 von dem zweiten Latchele­ ment 222 übernommen. Mit der Rückflanke des Winkelimpul­ ses wird danach der Zähler 210 wieder gelöscht und erfaßt die Zahl der Codeimpulse des folgenden Codeelementes.

Das Latchelement 221 gibt also an seinem Ausgang immer die Anzahl der Codeimpulse des ersten Codeelementes und das Latchelement 222 die Zahl der Codeimpulse des zweiten Codeelementes jedes Codeabschnittes an. Die Kombination dieser beiden Zahlen ändert sich nach jedem Codeelement und ist daher eine Identitätskennung für jeden Codeab­ schnitt und die ihm zugeordnete Absolutmarke; sie wird daher über UND-Glieder G 1 bis G 15 zur Erzeugung von 15 verschiedenen Absolutimpulsen ausgewertet.

• Begriffsliste 1Geberanordnung10Achse11Geberscheibe12Markenzahn120Querschlitz121Absolutmarke122, 123Sektorelement13Codezahn/Codemarke14Impulsgeber141Sensor142Diskriminator2Decoder21Elementdecoder210Zähler211RS-Kippglied212RS-Kipplglied213RS-Kipplglied214ODER-Glied215ODER-Glied216NOR-Glied22Abschnittdecoder221Latchelement222LatchelementG 1-G 15UND-Glied
  Absolutimpuls
  Absolutmarke
  Codeabschnitt
  CodeelementCCodeimpulsZCodemarkenzahl
  Codesensor
  Codespur
  Codewinkel
  DateneingangPDecoderausgangEElementzahl
  ElementsignalHGebersignalAGesamtmengeγGesamtwinkelTGrundmengeaGrundwinkel
  Hauptsensor
  Hauptspur
  IdentitätskennungR 210LöschsingalMMarkengesamtzahlbSektorwinkelSSensorsignalLTakteingangQ 211TaktsignalWWinkelimpuls 210Zählsignal

Claims (8)

1. Anordnung zur Identifizierung von Winkelimpulsen

• - mit einer Geberanordnung (1), die eine Geberscheibe (11) und ein Codeelement aufweist,
  • - wobei die Geberscheibe (11)
    • - um eine Achse (10) drehbar ist und mit der Welle eines Verbrennungsmotors gekuppelt ist,
    • - eine Markengesamtzahl (M) von Winkelmarken (121) trägt, die auf einem Kreis um die Achse (10) verteilt sind, eine Hauptspur bilden und zwischen sich Sektorelemente (122, 123) mit jeweils einem Sektorwinkel (β ) einschließen,
  • - wobei das Codeelement,
    • - in einer kreisförmigen Codespur um eine Achse angeordnet ist, die mit der Achse (10) der Geberscheibe (11) gekuppelt ist,
    • - einer zu identifizierenden Winkelmarke (121), Absolutmarke genannt, starr zugeordnet ist,
    • - sich maximal über einen Codewinkel erstreckt, der gleich ist dem Sektorwinkel (β ) des dieser Absolutmarke (121) in Drehrichtung vorangehenden Sektorelementes,
    • - eine digitale Identitätskennung in Form keiner, oder mindestens einer Codemarke (13) enthält,
• mit einem Impulsgeber (14),
  • - der gegenüber der Geberanordnung (1) fest angeordnet ist und diese abtastet,
  • - der ein Gebersignal (H) mit einem Winkelimpuls (W) je Winkelmarke (121) und einem Codeimpuls (C) je Codemarke (13) liefert,
• - und mit einem Decoder (2), der einen Zähler (210) für die Codeimpulse (C) zwischen je zwei Winkelimpulsen (W) enthält, und der am Ende eines Codeabschnittes mit mindestens einem Codeelement einen Absolutimpuls liefert, der die Absolutmarke (121) am Ende des Codeabschnittes identifiziert.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mehrere Absolutmarken (121) mit zugeordnetem Codeelement vorgesehen sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Absolutmarke (121) ein Codeabschnitt zugeordnet ist, der aus E Codeelementen - Elementezahl E größer 1 - mit je einem Codewinkel besteht, und daß die Codewinkel der Codeelemente jedes Codeab­ schnittes nach Größe und Reihenfolge übereinstimmen mit der Größe und Reihenfolge der Sektorwinkel derjenigen E Sektorelemente, die der Absolutmarke in Drehrichtung vor­ angehen.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß alle Winkelmarken Absolut­ marken (121) mit eigenem Codeabschnitt sind, und daß alle Codeabschnitte dieselbe Elementezahl (E) an Codeelementen haben und ihre Codeelemente unterschiedliche Kombinatio­ nen von Identitätskennungen enthalten.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Gesamtmenge (A) von unterschiedlichen Codeelementen vorgesehen ist, die gleich oder größer ist als eine Grundmenge (T), die be­ stimmt ist durch den Logarithmus der Markengesamtzahl M von Absolutmarken plus 1 zu einer Basis, die gleich ist der Elementezahl (E) der zu jedem Codeabschnitt gehören­ den Codeelemente.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Impulsgeber

• - einen eigenen Codesensor für die Codemarken der Code­ spur und
• - einen Hauptsensor für die Winkelmarken auf der Haupt­ spur hat.

7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet,

• - daß die Geberscheibe (11) der Geberanordnung (1) auf ihrem Umfang als Codemarken äquidistant voneinander angeordnete gleich breite Zähne (12; 13) aus ferro­ magnetischem Material hat,
• - daß einzelne dieser Zähne - Markenzähne (12) - als Absolutmarken (121) dienen und dazu niedrigere Wirbel­ stromverluste als die übrigen Zähne haben und
• - daß der Signalgeber (14)
  • - einen einzigen Sensor (141) enthält, der das Verhältnis von magnetischer zu elektrischer Leitfähigkeit jedes Zahnes (12; 13) auswertet und als Sensorsignal (S) je Zahn einen Impuls liefert, wobei die von Markenzähnen (12) hervorgerufenen Impulse eine signifikant größere Amplitude haben, als die von den anderen Zähnen (12) ausgelösten Impulse,
  • - einen Diskriminator (142) enthält, der das Sensorsignal (S) in Winkelimpulse (W) und Codeimpulse (Z) trennt.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet,

• - daß der Decoder (2) einen Elementdecoder (21) und ei­ nen Abschnittsdecoder (22) enthält,
• - daß der Elementdecoder (21) einen Zähler (210) für die Codeimpulse (C) zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Winkelimpulsen (W) hat,
• - daß der Abschnittsdecoder (22) Latchelemente (221, 222) enthält, deren Anzahl gleich der Elementezahl (E) der Codeabschnitte ist,
• - daß der Zähler (210) des Elementdecoders (21) und die Latchelemente (221, 222) des Abschnittdecoders derart hintereinander geschaltet sind, daß jeder Winkelimpuls (W) die Weitergabe
  • - des Zählerstandes des Zählers (210) des Elementdecoders (21) an das erste Latchelement (221) und
  • - des Zählerstandes jedes Latchelementes (221) des Abschnittsdecoders (32) an das jeweils folgende Latchelement (222) auslöst, und
• - daß die Ausgänge aller Latchelemente (221, 222) nach Art einer Matrix über UND-Glieder (G 1 bis G 15) zur Er­ zeugung eines jeder Absolutmarke (121) zugeordneten Absolutimpulses verknüpft sind.