DE3619899A1

DE3619899A1 - Einrichtung zum steuern eines kraftstoffeinspritzzeitpunkts einer kraftstoffeinspritzpumpe

Info

Publication number: DE3619899A1
Application number: DE19863619899
Authority: DE
Inventors: Hidekazu Higashimatsuyama Saitama Oshizawa
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1985-06-13
Filing date: 1986-06-13
Publication date: 1986-12-18
Also published as: JPS61286541A; GB2176534B; GB8614356D0; KR870000504A; GB2176534A; KR900001562B1; US4825369A; DE3619899C2

Description

Anwaltsakte; 34 992

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Steuern eines Kraftstoffeinspritzzeitpunkts einer Kraftstoffeinspritzpumpe, und betrifft insbesondere eine Kraftstoffeinspritz-

jQ Zeitsteuereinrichtung zum Steuern des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts einer Kraftstoffeinspritzpumpe, welche entsprechend ausgeführt ist, um die Kraftstoffeinspritzeinsteilung durch Steuern des öffnens/Schließens eines Magnetventils durchzuführen, das zwischen einer Hochdruckkammer und einem Niederdruckteil der Kraftstoffeinspritzpumpe angeordnet ist.

Bisher ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einem

' Magnetventil bekannt, das zwischen einer Hochdruckkammer und einem Niederdruckteil einer Kraftstoffeinspritzpumpe angeordnet ist, wobei die Hochdruckkammer durch das öffnen/ Schließen dieses Magnetventils mit dem Niederdruckteil in Verbindung steht oder von dem Niederdruckteil getrennt wird; hierdurch wird sowohl die Kraftstoffeinspritzmenge als auch der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt reguliert.Bei dieser Art Kraftstoffeinspritzpumpe muß das Steuern des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts (der Einspritzvoreilwinkel) mit einer Verzögerung in dem Ansprechverhalten des in Betracht gezogenen Magnetventils durchgeführt werden. Deswegen ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 231 150/84 eine

Einrichtung beschrieben, in welcher ein Sollzündzeitpunkt oU

entsprechend dem Betriebszustand eines Motors berechnet wird, und der tatsächliche Einspritzzeitpunkt eines ganz bestimmten Zylinders unter Berücksichtigung einer Anzahl Zylinder des Motors festgestellt wird, um die Zeitdifferenz

zwischen dem Sollzündzeitpunkt und dem tatsächlichen Zünd-35

Zeitpunkt zu messen, wobei der Zündzeitpunkt jedes Zylinders entsprechend gesteuert wird, um so die Differenz auf

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null zu verringern. In dieser herkömmlichen Einrichtung ist jedoch' der Sensor zum Feststellen des tatsächlichen Zündzeitpunkts nur an einem einer Anzahl Zylinder des Motors angebracht, und das Steuern des Zündzeitpunkts der anderen Zylinder wird entsprechend der Zeitdifferenz zwischen dem Soll- und dem Ist-Zündzeitpunkt dieses speziellen, in Betracht gezogenen Zylinders durchgeführt. Folglich ergibt sich in dem Fall, daß die Motordrehzahl sich plötzlich geändert hat, die Schwierigkeit, daß der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt nicht genau gesteuert werden kann.

'\ Gemäß der Erfindung soll daher eine Einrichtung zum Steu- ' > ern eines Kraftstoffeinspritzzeitpunkts einer Kraftstoffeinspritzpumpe geschaffen werden, mit welcher der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt der einzelnen Zylinder entsprechend dem geforderten Sollwert genau gesteuert werden kann, selbst wenn nur ein Fühler zum Feststellen der Istwerte der Zeitpunkte vorgesehen ist, welcher den Beginn der Kraftstoffverbrennung, beispielsweise den Ist-Zündzeitpunkt, den Istzeitpunkt des Beginns einer Kraftstoffeinspritzung u.a. beeinflußt. Gemäß der Erfindung ist dies bei einer Einrichtung zum Steuern eines Kraftstoffeinspritzzeitpunkts einer Kraftstoffeinspritzpumpe durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Entsprechend einem Ansteuerimpuls wird das Magnetventil in der Weise betätigt/ daß die Hochdruckkammer von dem Nieder-

QQ druckteil nur während des Zeitabschnitts getrennt wird, welcher durch die Breite des Ansteuerimpulses eingestellt ist. Folglich wird ein Kraftstoffzuführen durch die Kraftstoffeinspritzpumpe nur während dieses Zeitabschnitts möglich. Die Daten, welche den erforderlichen Sollvoreilwinkel

gg der Einspritzung anzeigen, werden als die ersten DAten erhalten, welche den Winkel der Antriebswelle der Kraftstoffeinspritzpumpe darstellt, in welcher der Sollvoreilwinkel

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einer Kraftstoffeinspritzung erhalten wird. Andererseits wird in einer zweiten Einrichtung der Zeitabschnitt von dem Zeitpunkt, an welchem der Ansteuerimpuls erzeugt wird, bis zu dem Zeitpunkt, an welchem eine Kraftstoffverbrennung beginnt beeinflußt zu werden.(beispielsweise dem Zeitpunkt, an welchem das Nadelventil des Einspritzventils angehoben wird), als die Verzögerungszeit gemessen, und zweite dieses Meßergebnis darstellende Daten werden erhalten. Folglich beziehen sich diese Daten auf die Verzögerungszeit einer Kraftstoffeinspritzung und weisen die Betriebs-Ansprechverzögerungszeit des Magnetventils bezüglich des Ansteuerimpulses auf. Die zweiten Daten werden mit Hilfe der Drehzahldaten in die dritten Daten umgesetzt, welche den Voreilwinkel der Antriebswelle darstellen, welcher der Verzögerungszeit zu diesem Zeitpunkt entspricht.

In einer Einstelleinrichtung wird der durch die ersten Daten dargestellte Winkel der Antriebswelle um den durch die dritten Daten dargestellten Winkel der Antriebswelle korrigieit; mit anderen Worten, der durch die ersten Daten dargestellte Winkel der Antriebswelle wird aufgrund der Verzögerungszeit korrigiert. Dann wird der AbgabeZeitpunkt des Ansteuerimpulses so festgelegt, daß der gewünschte Solleinspritz-Voreilwinkel erhalten wird.

Da, wie aus den vorstehenden Ausführungen zu ersehen ist, die Größe des Sollkraftstoff-Voreilwinkels als ein Winkel der Antriebswelle dargestellt wird und da die Einspritzverzögerungszeit, welche den BetriebsverzögerungsZeitpunkt des

ο« Magnetventils aufweist, auch als ein Winkel der Antriebswelle dargestellt ist, wird das Einstellen des Einspritzvoreilwinkels insgesamt bezüglich des Winkels der Antriebswelle durchgeführt. Im Ergebnis ergeben sich selbst in dem Fall, daß die Motordrehzahl sich plötzlich geändert hat, bei der Erzeugung eines Steuerfehlers infolge dieser Änderungen keine Schwierigkeiten, und das Steuern des Einspritzvoreilwinkels für die einzelnen Zylinder kann optimal durchge-

ihbpected

führt werden.

L Nachstehend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausfuhr ungs formen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig.iA und 1B ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß der Erfindung, und

Fig.2A bis 2J Zeitdiägramme zum Beschreiben der

Betriebsweise der in Fig.1 dargestellten Einrichtungen.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Kraftstoffeinspritz-Zeitsteuereinrichtung für Verbrennungsmotoren bei welchen eine Taktsignal-Erzeugungseinrichtung gemäß der Erfindung verwendet wird. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 weist eine Kraftstoffeinspritzpumpe 3 auf, welche von einem Dieselmotor 2 angetrieben wird, und zugeführten Kraftstoff in den Dieselmotor 2 einspritzt. In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist diese Kraftstoffein spritzpumpe eine Verteiler-Kraftstoffeinspritzpumpe, und ein Plungerkolben 5, welcher in einen Plungerzylinder 4 eingesetzt ist, dreht sich zusammen mit der Hin- und Herbewegung gemäß der Kurvenform einer Kurvenscheibe 5a, welche durch die angelegte Rotationsenergie des Dieselmotors 2 angetrieben wird. Folglich wird der Kraftstoff, welcher durch eine Hochdruckkammer 6 unter Druck gesetzt ist, unter Druck nacheinander den einzelnen Zylindern C. bis C₄ des Dieselmotors 2 zugeführt. Um die Kraftstoffmenge zu steuern, ist diese Kraftstoffeinspritzpumpe 3 mit einem normalerweise offenen Magnetventil 7 mit einer Erregerspule 7a versehen, wodurch die Hochdruckkammer 6 mit dem Niederdruckteil in der Kraftstoffeinspritzpumpe 8 in Verbindung gebracht werden kann. Wenn ein Ansteuerimpuls DP, welcher in einer

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später noch zu beschreibenden Weise abgegeben wird, an die Erregerspule 7a angelegt wird, so daß sie (7a) erregt wird, bewegt sich ein Ventilkörper 7b entgegen der Kraft einer Rückholfeder 7c in Fig. 1 nach rechts und sitzt auf einem Ventilsitz 7e auf, welcher durch ein Ventilgehäuse 7d gebildet ist, wodurch dann das Magnetventil 7 in einen geschlossenen Zustand gebracht ist.

Wenn sich das Magnetventil 7 in einem offenen Zustand befindet, ist die Hochdruckkammer 6 mit dem Niederdruckteil in Verbindung gebracht, folglich wird daraus kein Kraftstoff eingespritzt, selbst wenn der Plungerkolben 5 Hubbewegungen ausführt.

Wenn dagegen das Magnetventil 7 durch die Erregung der Erregerspule 7a geschlossen wird, wird die Hochdruckkammer

I6 von dem Niederdruckteil getrennt, der Kraftstoff wird in der Hochdruckkammer 6 entsprechend der Hubbewegung des Plungerkolbens 5 unter Druck gesetzt, und es wird ein Zustand erzeugt, in welchem Kraftstoff zugeführt werden kann. Wenn das Magnetventil 7 während der Kraftstoffzufuhr geöffnet wird, wird der unter Druck gesetzte Kraftstoff in der Hochdruckkammer 7 freigesetzt, und die Kraftstoffzufuhr unter

Druck ist beendet.
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Eine Kraftstoffeinspritzpumpe, welche entsprechend ausgeführt ist, um den Start- und Beendigungszeitpunkt der Zufuhr von unter Druck gesetztem Kraftstoff mit Hilfe eines Magnetventils zu steuern, wie oben ausgeführt wird, ist an sich allgemein bekannt, so daß in Fig. 1 nur die Hauptteile dieser Ausführung dargestellt sind und die baulichen Einzelheiten in vereinfachter Form wiedergegeben sind.

Um den Drehzustand einer Antriebswelle 8 der Kraftstoffeinspritzpumpe 3 festzustellen, ist die Antriebswelle 8 mit einem Drehsensor 11 versehen, welchen einen Impulsgeber und

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eine zugeordnete elektromagnetische Aufnahmespule 10 aufweist. In der in Fig.1 dargestellten Ausfuhrungsform ist der Dieselmotor 2 ein Viertakt-Vierzylinder-Motor, und an dem Umfang des Impulsgebers sind in 10"-Intervallen 36 Zähne vorgesehen. Folglich wird, jedesmal wenn sich die Antriebswelle 8 um 10° dreht, ein elektrisches Signal von der Aufnehmerspule 10 abgegeben. Dieses elektrische Signal wird an einen Drehzahldetektor 12 als ein Drehimpulssignal S eingegeben, wobei das Zeitintervall des von der Aufnehmerspule 10 abgegebenen Signals auf der Basis des (Dreh-)Impulssignals S gemessen wird; Drehzahldaten D_n, welche die Drehzahl des Dieselmotors 2 zu jedem Zeitpunkt darstellen, werden auf der Basis dieses Meßergebnisses abgegeben. Der Inhalt der Drehzahldaten D wird jedesmal dann erneuert, wenn ein Signal von der Aufnehmerspule 10 abgegeben wird;mit anderen Worten, jedesmal wenn die Antriebswelle sich um 10° dreht, werden die erneuerten Daten einer Zeitstauereinheit 13 zugeführt.

Der Impulsgeber 9 ist an der Antriebswelle so befestigt, daß ein vorherbestimmter Zahn von den 36 Zähnen, die an der Außenseite des Impulsgebers 9 vorgesehen sind, der elektromagnetischen Aufnehmerspule 10 zu einem Zeitpunkt gegenüberliegt, bevor der Ansteuerimpuls DP für die Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder C₁ abgegeben wird, unmittelbar bevor der (nicht dargestellte) Kolben, welcher in dem Zylinder Cj des Dieselmotors 2 vorgesehen ist, für eine Kompression seinen oberen Totpunkt erreicht hat, aber nachdem der Ansteuerimpuls DP, der einer vor diesem gelegen hat, in seinem Pegel abgefallen ist. Um den Zeitpunkt im voraus wissenzu können, an welchem der vorher bestimmte Zahn gegenüber der elektromagnetischen Aufnehmerspule 10 zu liegen kommt, ist ein Impulsgenerator 26 mit einem Impulsgeber 27 ^m^ einem einzigen Zahn 27a und einer elektromagnetischen Aufnehmerspule 28 vorgesehen, welche dem Impulsgeber 27 zugeordnet ist. Der Impulsgeber 27 ist an der Antriebswelle 8 in der Weise angebracht, daß der Zahn 27a gegenüber der elektromagneti-

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sehen Aufnehmer spule 28 zu einem Zeitpunkt zu liegen kommt, welcher später als der Zeitpunkt ist, an welchem der Zahn, der eins vor dem vorherbestimmten Zahn des Impulsgebers 9 liegt, in Gegenüberlage zu der elektromagnetischen Aufnehmerspule 10 zu liegen kommt, aber früher als der Zeitpunkt ist, an welchem der vorher bestimmte Zahn in Gegenüberlage mit der elektromagnetischen Aufnehmer-spule 10 kommt. Folglich stellt das Signal, das von dem ersten Fühler 11 abgegeben worden ist, unmittelbar nachdem der Bezugsimpuls Pr als ein TDC-Impuls von dem impulsgenerator 26 erzeugt worden ist, wenn der Zahn 27a in Gegenüberlage zu der elektromagnetischen Aufnehmerspule 10 kommt, den Zeitpunkt des oberen Totpunkts in dem Zylinder C₁ dar. Folglich kann die Erzeugung dieses TDC-Impulses, der in dem impulsförmigen Signal SN enthalten ist, der von dem ersten Zähler 11 abgegeben worden ist, mit Hilfe des Bezugsimpulses Pr von den anderen Impulsen unterschieden werden, welche von dem impulsgenerator 11 erzeugt worden sind.

Ein Hubsensor 14 ist vorgesehen, um den Anhebe Zeitpunkt eines Nadelventils eines (nicht dargestellten) Kraftstoffeinspritzver.tils festzustellen, welcher an dem Zylinder C₁ des Dieselmotors 2 angebracht ist. Ein Hübimpuls PL wird von dem Hubsensor 14 jedesmal dann erzeugt, wenn das Nadelventil angehoben und das Kraftstoffeinspritzventil durch den Druck des Kraftstoffs geöffnet wird, welcher von der Kraftstoffeinspritzpumpe zugeführt wird.

Um die Einspritzverzögerungszeit, nämlich den Abschnitt von dem Zeitpunkt, an welchem der Ansteuerimpuls DP abgegeben wird, bis zu dem Zeitpunkt, an welchem die Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder, welche dem Ansteuerimpuls entspricht, gestartet wird, zu messen, werden der Hubimpuls PL und der Ansteuerimpuls DP an eine Meßeinheit 15 angelegt, an welche auch der Bezugsimpuls Pr eingegeben wird. Die Meßeinheit 15 hat ein Flip-Flop 151, und der Bezugsimpuls Pr und derAnsteuerimpuls DP werden an dessen Setzanschluß S bzw. an dessen Rücksetzanschluß R angelegt. Das Flip-Flop

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151 ist verwendet, um durch den Bezugsimpuls Pr gesetzt und zurückgesetzt zu werden, wenn der Pegel des Ansteuerimpulses DP sich von "L" auf "H" ändert. Der Ausgangsanschluß Q des Flip-Flops 151 ist mit dem Startanschluß S eines Binärzählers 152 mit einem Stoppanschluß STP verbunden, an welchen der Hubimpuls PL angelegt wird; Taktimpulse CL, die durch einen Taktimpulsgenerator 16 erzeugt worden sind,werden an einen Taktanschluß CLK des Zählers 152 angelegt» Der Zähler 152 wird rückgesetzt und beginnt die Taktimpulse CL zu zählen, wenn der Pegel des Ausgangsanschlusses Q sich von "H" auf "L

ändert; der Zählvorgang des Zählers 152 wird gestoppt, wenn der Hubimpuls PL an dessen Stoppanschluß STP angelegt wird. Das Zählergebnis des Zählers 152 wird in Form von Zähldaten CD abgegeben.

Folglich wird der Zähler 152 durch das Flip-Flop 151 entsprechend dem Anstieg im Pegel des Ansteuerimpulses DP für die Kraftstoffeinspritzung an dem Zylinder C₁ rückgesetzt, gleichzeitig beginnt der Zähler 151 die Anzahl Taktimpulse *^ CL zu zählen, welche durch den Taktimpulsgenerator 16 erzeugt worden sind. Der Zählvorgang des Zählers 152 ist entsprechend dem Anlegen des Hubimpulses PL beendet, wodurch die Anzahl Taktimpulse, welche während des Zeitabschnitts von dem Zeitpunkt an, an welchem der'Pegel des betreffenden ° Ansteuerimpulses DP sich von "L" auf "H" ändert, bis zu dem Zeitpunkt erzeugt werden, an welchem der Hubimpuls PL abgegeben wird, gezählt wird. Folglich zeigen die Zähldaten CD, welche von der Meßeinheit 15 abgegeben werden, die Einspritz-

verzögerungszeit an.
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Der Block 18 ist eine Sensoreinheit, welche einen vorher-, bestimmten Betriebszustand des Dieselmotors 2 und nicht die Drehzahl des Dieselmotors 2 feststellt und welcher Betriebszustandsdaten DS abgibt, welche das Feststellergebnis wieder-³^ geben. Die Betriebszustandsdaten DS von der Sensoreinheit

18 werden an eine Sollkraftwtoffmengen-Berechnngseinheit

19 angelegt, an welche auch die Drehzahldaten DN angelegt

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werden.

Die Sollkraftstoffmengen-Berechnungseinheit 19 berechnet die optimale Kraftstoffmenge für den Betriebszustand des Dieselmotors 2 zu dem jeweiligen Zeitpunkt auf der Basis von vorherbestimmten Regelcharakteristikdaten entsprechend den Betriebszustandsdaten DS und den Drehzahldaten DN. Die Berechnungseinheit 19 gibt Ventilschließzeitpunktdaten To an einen ersten Impulsgenerator 20 als Daten zum Bestimmen

-,Q der Impulsbreite des Ansteuerimpulses DP ab; wenn ein Zeitsteuerimpuls Pt, welcher, wie später noch beschrieben wird, erzeugt wird, an den ersten Impulsgenerator 20 als ein Triggerimpuls angelegt wird, wird ein Ansteuerimpuls DP mit einer Impulsbreite, welche durch die Ventilschließ-

, c zeitpunktdaten To zu diesem Zeitpunkt festgelegt worden ist, von dem ersten Impulsgenerator 20 erzeugt und an die Erregerspule 7a des Magnetventils 7 angelegt.

Im folgenden wird nunmehr eine Zeitsteuereinheit 13 zum Bestimmen des Zeitpunkts der Abgabe des Ansteuerimpulses DP von dem ersten Impulsgenerator 20 beschrieben. Die Zeitsteuereinheit 13 hat eine Umsetzeinheit 17, welche die Zähldaten CD und die Drehzahldaten DN erhält und auf der Basis dieser Daten die Einspritzverzögerungszeit, welche durch

„P- die Zähldaten CD dargestellt sind, in den entsprechenden Drehwinkel der Antriebswelle 8 umsetzt. Insbesondere setzt die Umsetzeinheit 17 die durch die Zähldaten CD dargestellte Zeit in dem Drehwinkel der Antriebswelle 8 auf der Basis der durch die Drehzahldaten DN dargestellte Motordrehzahl

_o_ zu dem jeweiligen Zeitpunkt um; der Winkel θ_, der sich aus dieser Umsetzung ergibt, wird inform von Korrekturdaten Dc abgegeben. Wie aus der vorstehenden Beschreibung zu ersehen ist, weist die Verzögerungszeit nicht nur die Betriebsverzögerung, d.h. die Zeit vom Anlegen des Ansteuer-

_g5 impulses DP an dem Magnetventil 7 bis zu dem tatsächlichen Schließen des Magnetventils 7 sondern auch die Kraftstoffübertragungs-Verzögerungszeit auf, d.h. den Zeitabschnitt, bis zu welchem der unter Druck gesetzte Krafrstoff tatsächlich in den Zylinder eingebracht ist.

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O w - w ^y \s \s Die Zeitsteuereinheit 13 hat auch eine Solleinspritzzeit-Berechnungseinheit 21, welche entsprechend den Betriebszustandsdaten DS und den Drehzahldaten DN einen optimalen Einspritzzeitpunkt für den Betriebszustand des Dieselmotors 10 jeden Augenblick berechnet und Sollsteuerdaten, welche den berechneten optimalen Einspritzzeitpunkt darstellt, an eine Datenumsetzeinheit 22 abgibt. Die Einheit 22 erhält auch Daten FD, welche von einem Datengenerator 32 erzeugt worden sind und stellt den Zeitabschnitt zwischen dem Augen.

blick, an welchem der Kolben des Zylinders C₁ des Dieselmotors 2 seinen oberen Totpunkt erreicht und dem Augenblick der Ausgabe des Impulssignales S., dar, der unmittelbar nach dem Bezugsimpuls Pr abgegeben wird. Die Daten FD werden als die Differenz in der Winkelstellung der Antriebswelle 8 zwischen diesen zwei Augenblicken ausgedrückt.

Das heißt, die Daten FD stellen die Winkeldifferenz zwischen äner Bezugswinkelstellung der Antriebswelle 8 der Kraftstoff einspritzpumpe 3 und der Stellung der Kurbelwelle des Diesel motors 2 dar, wenn sie verbunden werden. Die Daten FD können auf der Basis der tatsächlichen Winkeldifferenz, welcbvon dem Verknüpfungszustand zwischen der Antriebswelle 8 der Einspritzpumpe 3 und der Kurbelwelle des Dieselmotors 2 abhängt, auf den geforderten Wert in dem Datengenerator 32 gesetzt werden.

Basierend auf diesen Daten FD und TD gibt die Datenumsetzeinheit 22 Sollwinkeldaten TAD ab, welche den Winkel Θ.. der Antriebswelle 8 darstellen, welcher dem Solleinspritz-Voreilwinkelwert entspricht.

Die Sollwinkeldaten TAD geben die Winkelstellung der Antriebswelle 8 an,bei welcher die Kraftstoffeinspritzung tatsächlich begonnen werden sollte, während die Korrekturdaten D_ die Länge des Abschnitts zwischen dem Augenblick, an welchem der Ansteuerimpuls DP abgegeben wird, und dem Augenblick, an welchem die Kraftstoffeinspritzung tatsächlich gestartet

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wird, als den Winkel der Antriebswelle 8 darstellen. Um Daten zu erhalten, welche den Zeitpunkt darstellen, an welchem der Ansteuerimpuls DP auf der Basis der Daten TAD und Dc abgegeben werden sollte, ist eine Zeitberechnungseinheit 23 vorgesehen. Die Berechnungseinheit 23 berechnet die Differenz zwischen dem durch die Sollwinkeldaten TAD dargestellten Antriebswellenwinkel θ., und dem durch die Korrekturdaten Dc dargestellten Antriebswellenwikel θ_. Daten Dx, welche die Differenz Θ.. - θ_ darstellen, werden von der Zeitberechnungseinheit 23 abgegeben und an eine Berechnungseinheit 24 angelegt.

In der Berechnungseinheit 24 wird ein Winkel von 10°, welcher der Winkelabstand zwischen den Zähnen an der Außenfläche des Impulsgebers 9 ist, von dem Winkel G₁ - θ_ subtrahiert, welcher durch die Winkel Dx dargestellt ist.

Die zehnstellige Ziffer dieser Differenz wird als A festgelegt und durch Daten D dargestellt, während die einstellige zahl durch B festgelegt ist und durch Daten D dargestellt ist. Die Daten D und die Daten D werden von der Recheneinheit

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ausgegeben.

Eine Zähleinheit 25 erhält den Bezugsimpuls P von dem Impulsgenerator 26 und das Impulssignal S von dem Drehsensor 11. Die Zähleinheit 25 hat ein Flip-Flop 251; der Bezugsimpuls P und das Drehimpulssignal S werden an dessen Setzanschluß S btw, dessen Rücksetzanschluß R angelegt. Das Flip-Flop 251 wird durch das Anlegen des Bezugsimpulses P. gesetzt und durch das Anlegen des Impulses des Impulssignals S_n rückgesetzt. Der Ausgangsanschluß Q des Flip-Flops 251 ist mit dem Rücksetzanschluß R eines Binärzählers 252 mit einem Taktanschluß CL verbunden, an welchen das Impulssignal S_n als Taktimpulse angelegt werden. Der Zähler 252 wird rückgesetzt und beginnt die Impulse des Impulssignals S_n zu zählen, wenn der Pegel des Ausgangsanschluß Q des Flip-Flops 251 sich von "H" auf "L" ändert. Das Zählergebnis des Zählers 252 wird als Da-

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1 ten CR ausgegeben.

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Folglich wird der Zähler 252 durch das Impulssignal S rückgesetzt, welches abgegeben wird, unmittelbar nachdem der Bezugsimpuls Pr abgegeben wird; hierauf wird der Inhalt des Zählvorgangs um eins jedesmal dann inkrementiert, wenn das Impulssignal S_n abgegeben wird.

Die Daten CR, welche das Ergebnis dieses Zählvorgangs darstellen, werden an eine Recheneinheit 40 angelegt, in welcher der Inhalte der Daten CR durch 9 geteilt wird, und der Rest dieser Teilung wird in Form von Daten DR abgegeben. Diese Operation wirddurchgeführt, da der Dieselmotor 2 ein Viertakt-Vierzylinder-Motor ist, bei welchem der Kolben die obere Totpunktstellung für eine Kompression viermal während einer Umdrehung des Impulsgebers 9 einnimmt. Die Daten DR von der Recheneinheit 40 werden an eine Unterscheidungseinheit 29 angelegt, in welcher unterschieden wird, ob der Inhalt der Daten Dy mit dem Inhalt der Daten DR übereinstimmt oder nicht. Der Pegel der Ausgangsleitung 29a der Unterscheidungseinheit 29 wird nur in dem Fall "H", wenn der Inhalt der Daten DR mit demjenigen der Daten Dyübereinstimmt.

Ein Eingangsanschluß eines UND-Glieds 30 ist mit der Ausgangsleitung 29a verbunden, während der andere Eingangsanschluß mit der elektromagnetischen Aufnehmer spule 10 verbunden ist. Folglich wird, wenn das Impulssignal S während des hohen Zustands der Ausgangsleitung 29a abgegeben wird, das Impulssignal S über das UND-Glied 30 abgeleitet und als ein Triggersignal an einen zweiten Impulsgenerator 31 angelegt.

Der zweite Impulsgenerator 31 wird durch den Ausgang von dem UND-Glied 30 getriggert, um den ZeitSteuerimpuls P, abzugeben. Die Daten D werden in den Impulsgenerator 31 als Infor-

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ation eingegeben, um die Impulsbreite des Zeitsteuerimpulses P. festzulegen. Folglich wird der zweite Impulsgenerator 31 durch ein Drehimpulssignal S- getriggert, welches abgegeben wird, unmittelbar nachdem der Inhalt der Daten DR mit dem Inhalt der Daten D , d.h. A, übereinstimmt, und ein Zeitsteuerimpuls P., dessenlmpulsbreite durch die Daten D festgelegt ist, wird abgegeben. Die Daten D stellen einen Drehwinkel B (< 10°) der Antriebswelle 8 dar, und die Impulsbreite des Zeitsteuerimpulses P., welcher durch die Daten D₂ festgelegt worden isb, wird so eingestellt, daß sie dem Drehwinkel B entspricht. Folglich ist, wenn die Drehstellung der Antriebswelle 8 bei der Abgabe des Drehimpulssignals S_n null Grad ist, welcher unmittelbar nach der Abgabe des Bezugsimpulses P abgegeben wird, der Zeitpunkt der Rückflanke des Zeitsteuerimpulses P. der Winkelzeitpunkt Θ- - Θ₂·

Der erste Impulsgenerator 20 wird zu dem Zeitpunkt der Rückflanke des Zeitsteuerimpulses P getriggert, und der Ansteuerimpuls DP dessen Impulsbreite durch die Ventilschließzeitdaten T_ gesetzt worden ist, wird von dem ersten Impulsgenerator 20 abgegeben.

Eine Beschreibung der Arbeitsweise der in Fig. 1 dargestellten Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 wird nunmehr anhand der Fig. 2A bis 2J gegeben. Fig. 2A zeigt eine Wellenform des Bezugsimpulses Pr , während in Fig. 2b eine Wellenform eines Impulssignales S., dargestellt ist. Der Bezugsimpuls Pr ist eine Impulsfolge, die aus Impulsen besteht, von denen jeweils einer jedesmal dann abgegeben wird, wenn sich die Antriebswelle 8 um 360° dreht, während das Impulssignal S eine Impulsfolge ist, welche aus Impulsen besteht, von welchen einer jedesmal dann abgegeben wird, wenn sich die Antriebswelle 8 um 10° dreht. Wie vorstehend ausgeführt, überträgt in der erfindungsgemäßen Einrichtung 1 die Daten-Umsetzeinheit 22 die Sollwinkeldaten TAD, in welchen der Solleinspritzzeitpunkt als die Winkelstellung der Antriebswelle 8 dargestellt wird, die Umsetzeinheit 17 erzeugt die

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Korrekturdaten Dc, in welchen die Größe der Kraftstoffeinspritz· verzögerung als die Winkelstellung der Antriebswelle 8 dargestellt wird. Die beiden Daten TAD und Dc werden in die Zeitberechnungseinheit 23 eingegeben, und die Differenzberechnung zwischen der durch dieSollwinkeldaten TAD dargestellte Winkelposition Θ. und der durch die Korrekturdaten Dc dargestellten Drehjröße θ_ wird durchgeführt. Um die restliche Beschreibung konkreter vornehmen zu können, wird Θ.. der Wert von 70° und Q₂ der Wert von 22° gegeben. Folglich lO^ird der Inhalt der Daten Dx, welche von der Zeitberechnungseinheit 23 abgegeben worden sind, 48°. Die Recheneinheit 24 gibt Daten Dy ab, welche als Inhalt die Zahl 3 haben, welche es dann eine zehnstellige Zahl aus der Berechnung (48° - 10°) = 38° ist; die Daten Dz, welchen als Inhalt die Zahl 8 haben, wird dann eine einstellige Zahl des Winkels 38°.

Der Zähler 252 wird zum Zeitpunkt t = t.. rückgesetzt, und der AusgangsZeitpunkt des Impulssignals S , welcher abgegeben wird, unmittelbar nachdem der Ausgang des Bezugsimpulses Pr abgegeben wird, nach welchem der Zählwert um eins jedesmal dann inkrementiert wird, wenn ein einzelner Impuls des Impulssignals S_n abgegeben wird. Der Inhalt der Daten DR ist in Fig. 2C dargestellt. Folglich wird jedesmal dann, wenn der vierte Impuls nach der Erzeugung des Bezugsimpulses in die Zähleinheit 25 zum Zeitpunkt t = t_ eingegeben wird, der Inhalt der Daten CR 3, so daß der Inhalt der Daten DR ebenfalls 3 wird. Dementsprechend ändert sich der Pegel auf der Ausgangsleitung 29a der Unterscheidungseinheit 29 von "L" auf "H". Der tatsächliche Zeitpunkt der Pegeländerung der Ausgangsleitung 29a von "L" "H" liegt bei t = t-, welche infolge der Ansprechverzögerung in der Schaltung eine kurze Zeit später als t₂ ist (Fig. 2D) . Wenn der fünfte Impuls nach der Erzeugung des Bezugsimpulses zum Zeitpunkt t <== t. abgegeben wird, wird der Inhalt der Daten DR 4, so daß der Pegel der Ausgangsleitung 29a der Unterscheidungseinheit 29 sich von "H" auf "L" ändert. Auch

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ο ς ι ο o q · in diesem Fall ist infolge der Ansprechverzögerung in der Schaltung der Zeitpunkt, bei welchem sich der Pegel auf der Ausgangsleitung 29a von "H" auf "L" ändert, t = t-, welches eine kurze Zeit nach t. ist. (Fig. 2D) . 5

Folglich ist das UND-Glied 30 .offen, wenn der fünfte Impuls zum Zeitpunkt t₄ abgegeben wird (Fig.2B und 2D), und der zweite Impulsgenerator 31 wird durch den fünften Impulsausgang zum Zeitpunkt t. getriggert. Die Daten D_z, welche 8 als ihren Inhalt haben, werden an den zweiten Impulsgenerator 21 angelegt, von welchem der Zeitsteuerimpuls P. mit einer Impulsbreite, welche 8 Drehgrad der Antriebswelle 8 entspricht, erzeugt wird, wenn er getriggert worden ist. (Fig.2E). Das heißt, die Rückflanke des Zeitsteuerimpulssignals P_t stellt einen Zeitpunkt dar, bei welchem die Antriebswelle 8 sich vom Augenblick der Abgabe des Drehimpulssignals £ , das unmittelbar nabh der Erzeugung des Bezugsimpulses P erzeugt wordenest um 48° gedreht hat.

Das Zeitsteuerimpulssignal P. wird an den ersten Impulsgenerator 20 eingegeben und ein Ansteuerimpuls DP miteiner Impulsbreite, welche durch die Ventilschließzeitdaten T_Q entsprechend der Pegeländerung von "H" auf "L" festgelegt worden ist, wird zum Zeitpunkt t = t, abgegeben (Fig.2F). 25

Wenn der in Fig. 2F dargestellte Ansteuerimpuls DP an die Erregerspule 7a des Magnetventils 7 angelegt wird, beginnt sich der Ventilkörper 7b eine kurze Zeit nach t = t^, wie in Fig. 2G dargestellt, infolge dessen Ansprechverzögerung zu bewegen; der Ventilkörper 7b hat zum Zeitpunkt t = t_? seine vollständig geschlossene Stellung erreicht. Wenn der Pegel des Ansteuerimpulses DP sich zum Zeitpunkt t = t von "H" auf "L" ändert, beginnt sich der Ventilkörper 7b infolge dieser Änderung eine kurze Zeit später zu bewegen, 35und der Ventilkörper 7b befindet sich zum Zeitpunkt t... in einer vollständig offenen Position.

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!Folglich ändert sich der Kraftstoffdruck, der in der Hochdruckkanuner 6 zu dieser Zeit ansteigt, so, wie in Fig. 2H dargestellt ist. Der Kraftstoffdruck wird über eine Leitung an das Einspritzventil mit der geforderten Verzögerungszeit 5ty ( t = tg) übertragen, und die Kraftstoffeinspritzung wird zum Zeitpunkt t 0 t_g durchgeführt. Fig. 2J zeigt die Wellenform eines Hubimpulses PL, welcher von dem Hubsensor 14 entsprechend dem Anheben des Nadelventils infolge des in Fig. 21 dargestellten Kraftstoffdruckes abgegeben wird. !CAus der Wellenform des Hubimpulses PL ist zu ersehen, daß das Nadelventil zum Zeitpunkt t_ angehoben wird, und das Nadelventil sitzt zum Zeitpunkt t*₂ ^{auf dein} entsprehenden Ventilsitz.

je Somit ist aus den Fig. 2A bis 2J zu ersehen, daß der Zeitabschnitt t, zwischen t_g und t_g in diesem Fall die Einspritzverzögerungszeit ist. Die Einspritzverzögerungszeit t_fl wird in der Meßeinheit 15 jedesmal dann gemessen, wenn sich die Antriebswelle einmal gedreht hat; die Korrekturdaten

2cDc, welche auf der Basis der Ergebnisse dieser Messung erhalten worden sind, werden als Daten zum Steuern des nächsten Einspritzzeitpunkts verwendet.

Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführung werden Daten ₂fTAD, welche den Solleinspritzzeitpunkt darstellen, und Daten Dc, welche die Einspritzverzögerung darstellen, in Daten umgesetzt, welche den Winkel der Antriebswelle 8 darstellen; das Steuern des Einspritzzeitpunktes wird auf der Basis des Impulssignales S durchgeführt, welches die Posi-QQtion einer Winkeldrehung der Antriebswelle 8 anzeigt. Selbst wenn die Drehzahl des Dieselmotors 2 sich plötzlich ändert, wird folglich die Genauigkeit beim Steuern des Einspritzzeitpunktes nicht unmittelbar beeinflußt. Folglich ist es selbst in dem Fall, wo eine Steuerung bei einem Verbrennungsgcmotor mit zahlreichen Zylindern durchgeführt wird, ausreichend, daß der Fühler zum Feststellen des tatsächlichen Einspritzzeitpunkts usw. nur an einem ganz bestimmten Zylinder

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langebracht wird. Folglich kann eine hochgenaue Steuerung des Einspritzzeitpunktes mit Hilfe einer einfachen Ausführung mit hoher Sicherheit durchgeführt werden.

Claims

SCHWABE · SANDMAIR ■ MARX

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STUNiZSTRAbSE 16 · 8000 MÜNCHEN 80 3 O ϊ C 'ö 9 9

Anwaltsakte: 34 992

Diesel Kiki Co. Ltd Tokyo / Japan

Einrichtung zum Steuern eines Kraftstoffeinspritzzeitpunkts einer Kraftstoffeinspritzpumpe

Patentansprüche

1yEinrichtung zum Steuern eines Kraftstoffeinspritzzeitpunkts einer Kraftstoffeinspritzpumpe, um den Einspritzvoreilwinkel von Kraftstoff, der von der Einspritzpumpe eingespritzt worden ist, zu einem zugeordneten Verbrennungsmotor zu steuern, wobei die Einspritzpumpe ein Magnetventil aufweist, welches zwischen einer Hochdruckkammer und einem Niederdruckteil der Kraftstoffeinspritzpumpe angeordnet ist, so daß die Hochdruckkammer mit dem Niederdruckteil in Verbindung kommen kann und entsprechend einem Anfeteuerimpulssignal geöff net/geschlossen wird, das von einem Ansteuerimpulsgenerator erzeugt worden ist, gekennzeichnet durch eine erste Einrichtung (13) zum Abgeben von ersten Impulsdaten, welche sich auf eine Winkelstellung einer Antriebswelle (8) der Kraftstoffeinspritzpumpe beziehen, welche einen SoIlvoreilwinkel einer Kraftstoffeinspritzung darstellt, welche entsprechend dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors (2) festgelegt ist;

au. ikspectbd - ² "

-039) 9682 "2-74 Telekopierer: (089) 983049 Bankkonten: Bayer. Vereinsbank München 453100 (BLZ70020270)

r» 524561 Swand Kalle Inlotec 6350 Gr. Il + 111 Hypo-Bank München 4410122850 (BLZ 70020011) Swift Code. HYPO DE MM

Deutsche Bank München 3743440 (BLZ 70070010) Postgiro München 65343-808 (BLZ 70010080)

eine Feststelleinrichtung (14) zum Feststellen der Istwerte einer Zeitsteuerung, welche den Beginn der Kraftstoffverbrennung in dem Verbrennungsmotor (2) beeinflußt; eine zweite Einrichtung (15), welche auf den Ausgang der Feststelleinrichtung und das Ansteuerimpulssignal anspricht, um zweite Daten zu erzeugen, welche eine Verzögerungszeit einer Kraftstoffeinspritzung bezüglich des Ansteuerimpulssignals darstellen;
eine Drehzahlfühleinrichtung (11) zum Erzeugen von Drehzahldaten, die sich auf die Drehzahl des Verbrennungsmotors (2) zu jedem Augenblick beziehen;

eine dritte Einrichtung, welche auf die zweiten Daten und die Drehzahldaten anspricht, um dritte Daten zu erzeugen, welche den Winkel der Antriebswelle (8) darstellen, welcher der durch die zweiten Daten dargestellten Zeitverzögerung entspricht, und

eine Einstelleinrichtung, welche auf die ersten und dritten Daten anspricht, um den AbgabeZeitpunkt des Ansteuerimpulses einzustellen, so daß der durch die ersten Daten dargestell^te Sollvoreilwinkel erhalten werden kann.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung (13) eine erste Recheneinrichtung, welche zumindest auf die Drehzahldaten anspricht, um den Sollvoreilwinkel einer Kraftstoffeinspritzung zu berechnen, eine Datenausgabeeinrichtung, um Daten auszugeben, welche den Anbringungswinkel der Antriebswelle (8) der Kraftstoffeinspritzpumpe an einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors (2) betreffen, und eine Einrichtung aufweist, welche auf die Ausgänge von der ersten Berechnungseinrichtung und der Datenabgabeeinrichtung anspricht, um als die ersten Daten Daten zu erzeugen, welche eine Winkelstellung der Antriebswelle darstellen, welche dem berechneten Sollvoreilwinkel einer Kraftstoffeinspritzung 5 ent sprechen.

_ ο _ ν.· j ! ν O υ >J
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühleinrichtung ein Hubfühler (14) ist, um den AnhebeZeitpunkt eines Nadelventils einer Kraftstoffeinspritzpumpe festzustellen, welche an einem Zylinder des Verbrennungsmotors (2) angebracht ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlfeststelleinrichtung einen Drehfühler hat, der aus einem ersten an der Antriebswelle (8) angebrachten Impulsgeber und einer zugeordneten ersten elektromagnetischen Aufnehmerspule (10) besteht und ein Drehimpulssignal erzeugt, und einen Drehzahldetektor hat, welcher auf das Drehimpulssignal anspricht, um Drehzahldaten zu erzeugen, welche sich auf die Drehzahl des Verbrennungsmotors zu dem jeweiligen Zeitpunkt beziehen.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η -

zeichnet, daß der erste Impulsgeber (9) eine Anzahl Zähne hat, die in gleichen Winkelabständen an seinem Außenumfang vorgesehen sind, und daß ein Impulszug, welcher durch Impulse gebildet ist, welche von der ersten elektromagnetischen Aufnehmerspule (10) jedesmal dann erzeugt worden sind, wenn die Antriebswelle (8) sich um einen vorbestimmten Winkel dreht, als das Drehimpulssignal abgeleitet wird.
6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η -

zeichnet, daß die Einstelleinrichtung eine Recheneinrichtung zum Berechnen der Differenz zwischen dem durch die ersten Daten dargestellten Winkel und dem durch die dritten Daten dargestellten Winkel zu berechnen, eine Abgabeeinrichtung, welche auf das Drehimpulssignal anspricht, um Istzeitsteuerdaten zu erzeugen, welche sich auf einen tatsächlichen Drehzeitpunkt der Antriebswelle (8) beziehen, und eine Impulserzeugungseinrichtung hat, um ein Im-

-A-

pulssignal zu erzeugen, das einen AbgabeZeitpunkt des Ansteuerimpulses entsprechend den tatsächlichen Zeitsteuerdaten darstellt, wobei die Daten die Differenz und das Drehimpuls signal darstellen.
5
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabeeinrichtung (26) eine Einrichtung (28) zum Erzeugen eines Bezugsimpulses aufweist, welcher den Zeitpunkt anzeigt, an welchem die Antriebswelle (8) eine vorgeschriebene Bezugsdrehstellung erreicht, und eine Einrichtung (25) hat, welche auf den Bezugsimpuls und das Drehimpulssignal anspricht, um die tatsächlichen Zeitsteuerdaten auf der Basis der Anzahl Drehsignalimpulse zu erhalten, die erzeugt worden sind, unmittelbar nachdem der

*5 Bezugsimpuls (P ) erzeugt wird.
8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η -

ze ichnet, daß die Impulse erzeugendeEinrichtung eine Einrichtung, welche auf die Daten anspricht, welche die Differenz darstellen, um erste und zweite berechnete Daten zu erzeugen, wobei die ersten berechneten Daten den Quotienten anzeigen, der durch Dividieren des die Differenz anzeigenden Winkels durch den Abstandswinkel der Zähne des ersten Impulsgebers (9) erhalten worden ist, und wobei die zweiten berechneten Daten den Rest (B) dieser Teilung anzeigen, eine Unterscheidungseinrichtung (29), um zu unterscheiden, ob der Inhalt der ersten berechneten Daten mit dem der Istzeitsteuerdaten übereinstimmt oder nicht, eine Entnahmeeinrichtung (30), um das Drehimpulssignal zu entnehmen, welches erzeugt wird, unmittelbar nachdem es durch die Unterscheidungseinrichtung (29) festgestellt wird, so daß der Inhalt der ersten berechneten Daten mit demjenigen der Istzeitsteuerdaten übereinstimmt, und eine Einrichtung (31) hat, um einen Zeitsteuerimpuls mit einer Impulsbreite, welche den zweiten berechneten Daten entspricht, entsprechend dem Ausgang der Abgabeeinrichtung zu erzeugen, wobei der AbgabeZeitpunkt des Ansteuerimpulses

- 5 SNSPECTK)

durch den ZeitSteuerimpuls bestimmt ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η ze ichnet, daß die den Bezugsimpuls erzeugende Einrichtung einen zweiten an der Antriebswelle (8) angebrachten Impulsgeber (27) und eine zugeordnete zweite elektromagnetische Abnehmerspule (28) hat, und daß der zweite Impulsgeber (27) einen einzigen an seinem Außenumfang vorgesehenen Zahn (27a) aufweist, wobei der Bezugsimpuls zu dem Zeitpunkt erzeugt wird, wenn der einzige Zahn (27a) in Gegenüberläge zu der zweiten elektromagnetischen Aufnehmerspule (28) kommt.