DE3644189C2 - - Google Patents
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- DE3644189C2 DE3644189C2 DE19863644189 DE3644189A DE3644189C2 DE 3644189 C2 DE3644189 C2 DE 3644189C2 DE 19863644189 DE19863644189 DE 19863644189 DE 3644189 A DE3644189 A DE 3644189A DE 3644189 C2 DE3644189 C2 DE 3644189C2
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- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
- G01P3/56—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for comparing two speeds
- G01P3/60—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for comparing two speeds by measuring or comparing frequency of generated currents or voltages
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Für die Synchronisation rotierender Teile, beispielsweise von Maschinen
und/oder Aggregaten oder für den steuernden Eingriff in die Betätigung von
Kupplungen ist es wichtig, ein exaktes Maß für den zwischen den Teilen
herrschenden Schlupf (relative Drehzahldifferenz beider Teile) meßtechnisch
erfassen zu können. Dieses Meßproblem wird dadurch erschwert, daß die
Winkelgeschwindigkeit bzw. -beschleunigung antriebsseitiger Teile mehr oder
minder starken, durch die Antriebsmaschine hervorgerufenen
Ungleichförmigkeiten selbst im stationären bzw. quasi stationären Betrieb
unterworfen sind. Diese in der Regel periodischen, aber stark nicht linearen
Ungleichförmigkeiten werden z. B. bei Brennkraftmaschinen durch den
Kurbeltrieb und die getaktete Arbeitsweise hervorgerufen und bei elektrischen
Maschinen durch ungleichförmig über den Umfang des Luftspalts verteilte
elektromagnetische Felder oder die Eigenschaften eines Kommutators.
Aus der DE-Z "Das Industrieblatt", Stuttgart, Juli 1961, Seite 437 bis 438
und der DE-OS 17 73 376 ist es bekannt, den Schlupf mittels einer Einrichtung
zu erfassen, die je einen Impulsgeber an einer ersten und einer zweiten Welle
vorsieht; auf der einen, als Bezugswelle bezeichneten Welle sind nur eine
oder wenige impulserzeugende Marken angeordnet, während auf der anderen ein
Vielfaches davon angebracht sind. Es entspricht so bei Rotation der Teile eine
niederfrequente und eine höherfrequente Impulsfolge. Mit der niederfrequenten
wird ein Zähler gesteuert, der die Impulse der höherfrequenten Impulsfolge
zählt. Die zwischen zwei oder mehr Impulsen der niederfrequenten
Impulsfolge ermittelte Summe von Impulsen der höherfrequenten ist dann nach
Abzug der Verhältnisses aus der Anzahl der Marken auf den beiden Wellen ein
direktes Maß für den Schlupf. Die Messung ist hierbei um so genauer, je
größer das Verhältnis (bzw. das Vielfache) der Marken ist bzw. je mehr
Impulsintervalle ausgewertet werden (je größer die Meßperiode ist).
Damit ist zwar das Schlupfmeßproblem an sich gelöst; ohne eine spezielle
Anpassung dieser bekannten Einrichtung ist es jedoch nicht möglich, bei von
Antriebsmaschinen angetriebenen rotierenden Teilen ein Meßergebnis mit einer
Güte zu erhalten, die besser als der Ungleichförmigkeitsgrad in der
Winkelgeschwindigkeit der Antriebsmaschine ist.
Ferner ist es bei dieser Arbeitsweise notwendig, nach der Messung eine
arithmetische Operation durchzuführen, da aus dem Zählergebnis zunächst noch
das Verhältnis der Anzahl der auf den Wellen angeordneten Marken
herauszuziehen ist (Subtraktion). Hierbei ist eine zusätzliche Rechen-
und/oder Logikschaltung notwendig.
Ein Verfahren zur Messung der Drehzahl einer Brennkraftmaschine geht aus der
DE 35 06 233 A1 hervor. Zur Ausfilterung von aus den periodischen
Schwankungen herrührenden Ungleichförmigkeiten bei der Messung wird die Zeit
zwischen einem von einer Marke erzeugten ersten Signal und einem von der
selben Marke nach Ablauf eines vollen Arbeitsspiels der Brennkraftmaschine
erzeugten zweiten Signal gemessen.
Mit der DE 26 52 625 A1 ist es ganz allgemein bekannt geworden, zur Bestimmung
von Ungleichförmigkeiten in einem Drehzahlsignal einer Brennkraftmaschine
u. a. einen rückwärtszählenden Zähler einzusetzen. Bei Überschreiten des
Null-Durchgangs zählt der Zähler aufwärts; aus dem höchstwertigen
(Vorzeichen-) Bit ist hierbei die Zählrichtung bzw. das Vorzeichen der
Zählung ablesbar.
Schließlich geht aus der DE 29 02 815 A1 eine Vorrichtung zum Erfassen der
Drehzahl und der Drehzahlschwankungen einer Welle, insbesondere der
Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine hervor, bei welcher zur Durchführung der
notwendigen Rechen-Operationen ein Mikroprozessor eingesetzt wird.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Ermittlung des
Schlupfs zwischen rotierenden Teilen zu schaffen, die ein Meßergebnis mit
vorgegebener Genauigkeit unter unterschiedlichen Randbedingungen in
einfacher Weise liefert, ohne daß Ungleichförmigkeiten in der
Winkelgeschwindigkeit von einem der rotierenden Teile das Meßergebnis
unzulässig verfälschen; die Vorrichtung soll zudem robust, einfach im Aufbau
und kostengünstig in der Herstellung sein und eine gute Langzeitstabilität
aufweisen.
Die Aufgabe ist mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 8
gelöst. Weitere, die Erfindung in vorteilhafter Weise ausgestaltende Merkmale
sind in den Unteransprüchen enthalten.
Die Vorteile der Erfindung sind in erster Linie darin zu sehen, daß eine
Vorrichtung zur Ermittlung des Schlupfs zwischen rotierenden Teilen
geschaffen ist, daß unabhängig von unterschiedlichen Randbedingungen und dem
Grad von Ungleichförmigkeiten in der Winkelgeschwindigkeit eines der
rotierenden Teile ein Meßergebnis vorgegebener Güte in einfacher Weise
liefert. Die Vorrichtung ist zudem robust, einfach im Aufbau und
kostengünstig in der Herstellung und weist eine gute Langzeitstabilität auf.
Umfangreiche Abgleichmaßnahmen und Nachjustierungen sind nicht erforderlich.
Durch eine besondere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich ferner ein Meßergebnis, aus dem ein Wert für den Schlupf ohne umfangsreiche arithmetische
oder logische Operationen direkt ableitbar ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den Zeichnungen dargestellten
Beispielen näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit Impulsgeberein
richtungen,
Fig. 2 ein Blockschaltbild der Vorrichtung nach der Erfindung,
Fig. 3 ein Blockschaltbild nach Fig. 2, jedoch erweitert um
Schaltelemente zur Erfassung des Schlupfs über mehrere
Meßperioden,
Fig. 4 ein Impulsdiagramm,
- a) einer niederfrequenten Impulsfolge,
- b) einer höherfrequenten Impulsfolge,
- c) ein Ausgangssignal eines zweiten monostabilen Multivibrators,
- d) eines Zählerstands eines Zählers,
- e) eines Steuersignals eines eine Zählrichtung des Zählers steuernden bistabilen Multivibrators,
Fig. 5 ein Blockschaltbild nach Fig. 2, jedoch mit einem
Mikroprozessor,
Fig. 6 ein Flußdiagramm eines Programms zur Steuerung des Mikro
rechners,
Fig. 7 ein Flußdiagramm eines Unterprogramms zur Bestimmung eines
ganzzahligen Vielfachen a,
Fig. 8 ein Flußdiagramm nach Fig. 6, erweitert um die Bestimmung
einer Motordrehzahl.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Antriebsstrang eines Fahrzeugs gezeigt; eine
Brennkraftmaschine 2 treibt über eine trennbare Kupplung 3, (Reibscheiben
kupplung) und ein Getriebe 4 eine Antriebswelle 5 eines (nicht gezeigten)
Achsantriebs an.
Einem antriebsseitigen Teil 6 der Kupplung 3 ist eine erste Impulsgeber
einrichtung 7 zugeordnet. Diese weist einen mit dem antriebsseitigen Teil
drehfest verbundenen ersten Impulsgeber 8 mit einer Anzahl von In
impulsauslösenden, über seinen Umfang gleichmäßig verteilten Marken 9 auf,
sowie einem relativ dazu feststehenden ersten Impulsaufnehmer 10. Dieser
erzeugt bei Rotation des antriebsseitigen Teils an seinem Ausgang 11 eine
niederfrequente Impulsfolge fn.
Der erste Impulsgeber kann auch auf einer (nicht gezeigten) Schwungscheibe
der Brennkraftmaschine angeordnet sein. Ferner ist bei Fahrzeugen, die mit
einer digitalen Motorelektronik ausgestattet sind, bereits eine ent
sprechende erste Impulsgebereinrichtung vorhanden (Bezugsmarkengeber), die
selbstverständlich mitgenutzt werden kann.
Einem abtriebsseitigen Teil 12 der Kupplung 3 ist in gleicher Weise eine
zweite Impulsgebereinrichtung 13 zugeordnet, die einen zweiten Impulsgeber
14 mit einer Anzahl von Ih impulsauslösenden zweiten Marken 15 und einen
zweiten Impulsaufnehmer 16 aufweist. Der zweite Impulsaufnehmer 16 erzeugt
bei Rotation des abtriebsseitigen Teils 12 an seinem Ausgang 17 eine
höherfrequente Impulsfolge fh. Zur Funktionsweise der Impulsgeberein
richtungen sei zunächst vorausgeschickt, daß die zweite Impulsgeberein
richtung 13 ein ganzzahliges Vielfaches I an Marken trägt wie die erste
Impulsgebereinrichtung 7. Das Meßprinzip besteht nun darin, daß Impulse der
höherfrequenten Impulsfolge fh (von der zweiten Impulsgebereinrichtung 13
kommend), während wenigstens zwei Impulsen von der niederfrequenten Impuls
folge fn (von der ersten Impulsgebereinrichtung 7 kommend) gezählt werden.
Die niederfrequente Impulsfolge fn bestimmt sozusagen eine Meßperiode Tn =
1/fn für die Zählung der Impulse der höherfrequenten Impulsfolge fh. Aus
dem damit erhaltenen Zählergebnis ze ist dann der Schlupf zwischen den
rotierenden Teilen ableitbar (die mathematischen Grundlagen hierzu sind
beispielsweise den genannten Entgegenhaltungen zu entnehmen). Wird das so
beschriebene Meßverfahren jedoch unangepaßt zur Messung des Schlupfs an
rotierenden Teilen, von denen eines durch eine Kraftmaschine angetrieben
ist, übernommen, so können sich periodisch auftretende Ungleichförmigkeiten
in der Winkelgeschwindigkeit oder -beschleunigung, wie sie durch die
getaktete Arbeitsweise von Brennkraftmaschinen bzw. deren Kurbeltrieb
entstehen, verfälschend auf das Meßergebnis auswirken. Da diese Auswirkungen
in der Regel stark nichtlinearer Natur sind, lassen sie sich selbst durch
aufwendige analoge Filtermethoden nur schwer oder gar nicht aus dem
Meßergebnis beseitigen.
Die Besonderheit des Verfahrens liegt nun darin begründet, daß die
Meßperiode Tn und damit die Anzahl der impulserzeugenden Marken der ersten
Impulsgebereinrichtung 7 so festgelegt wird, daß sich die
Ungleichförmigkeiten gerade aufheben. Die Meßperiode Tn = 1/fn entspricht
dann dem einfachen oder einem ganzzahligen Vielfachen der Periodendauer der
Ungleichförmigkeiten.
Bei Brennkraftmaschinen wird man die Meßperiode Tn entsprechend dem einfachen
oder einem ganzzahligen Vielfachen der reziproken Zündfrequenz oder der Zeit
festlegen, die eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine für das Durchlaufen
einer vollständigen Zündfolge benötigt, sofern sich zudem Ungleichmäßigkeiten
in der Leistungsentfaltung einzelner Zylinder einstellen. Das ganzzahlige
Vielfache I, d. h., die Anzahl der Marken der zweiten Impulsgebereinrichtung
und eine Anzahl a ganzzahliger Vielfacher der Meßperioden Tn, während der der
Schlupf gemessen wird, wird in bekannter Weise entsprechend der gewünschten
Meßgenauigkeit (die Meßgenauigkeit wird um so größer, je höher I bzw. a sind)
bzw. der erforderlichen Erfassungszeit für den Schlupf bestimmt.
Das in Fig. 2 abgebildete Blockschaltbild zeigt die elektronische
Signalverarbeitung der niederfrequenten und der höherfrequenten Impulsfolge
fn bzw. fh.
Das vom ersten Impulsaufnehmer 10 ankommende niederfrequente Impulssignal fn
wird zunächst einer ersten Signalaufbereitungsschaltung 18 zugeführt, in der
es in ein aufbereitetes Impulssignal mit einwandfrei weiterverarbeitbaren
Impulsen gewandelt wird. Sie kann beispielsweise Verstärker, Filter,
Schwellwertdetektoren, Elemente zur galvanischen Entkopplung usw. umfassen.
Die Impulse des aufbereiteten Impulssignals werden in einem ersten mono
stabilen Multivibrator 19 in Impulse definierter Impulsbreite umgeformt.
Die erste Signalaufbereitungsschaltung 18 ist über den ersten monostabilen
Multivibrator 19 mit einem Steuereingang 20 eines Speichers 21 und über
einen lediglich einer Zeitverzögerung dienenden zweiten monostabilen Multi
vibrator 22 mit einem ersten Steuereingang 23 eines Zählers 24 verbunden.
Der Zähler 24 wird über einen Zähleingang 25 mit den von einer zweiten
Signalaufbereitungsschaltung 26 aufbereiteten Impulsen der höherfrequenten
Impulsfolge fh beaufschlagt. An einem Anfangswerteingang 27 des Zählers 24
ist ein Anfangswertgeber 28 über eine Dateneingabeleitung 29 angeschlossen.
Der Anfangswertgeber kann hierbei in festverdrahteter Logik oder als
Kodierschaltung oder als nichtflüchtiger Speicher (ROM, PROM, EPROM)
realisiert sein.
An den Ausgang des Zählers 24 ist der Speicher 20 zur Zwischenspeicherung
eines Zählergebnisses angeschlossen. Schließlich ist der Zähler 24 über
einen zweiten Steuereingang 30 in seiner Zählrichtung steuerbar. Die
Zählrichtung wird von einem bistabilen Multivibrator 31 (R-S-Flip-Flop)
gesteuert; im gesetzten Zustand des Flip-Flops 31 zählt der Zähler 24
aufwärts und im umgesetzten abwärts. Der Setzeingang S wird von einem
Ausgang 32 des Zählers angesteuert, wenn ein Zählerstand z den Wert 0
erreicht hat, während der Rücksetzeingang R mit dem Ausgang des zweiten
monostabilen Multivibrators 22 verbunden ist.
Die elektronische Signalverarbeitung läuft folgendermaßen ab: Ein Impuls
der niederfrequenten Impulsfolge fn wird nach Durchlaufen der ersten
Impulsaufbereitungsschaltung 18 auf den Eingang des ersten monostabilen
Multivibrators 19 geschaltet. An dessen Ausgang erscheint darauf ein in
seiner Impulsbreite gekürzter, zeitlich geringfügig verzögerter Impuls, mit
dem der Steuereingang 20 des Speichers 21 angesteuert wird; in diesen wird
daraufhin ein augenblickliches Zählergebnis ze (Ende der alten Meßperiode)
des Zählers 24 eingelesen, welches zur Weiterverarbeitung zwischenge
speichert wird.
Das Ausgangssignal des ersten monostabilen Multivibrators 19 wird über den
zweiten monostabilen Multivibrator 22 zeitverzögert auf den ersten
Steuereingang 23 des Zählers geschaltet, der daraufhin einen vom Anfangs
wertgeber 28 anstehenden Anfangswert za über die Dateneingabeleitung 29 und
den Anfangswerteingang 27 einliest; gleichzeitig wird das Ausgangssignal
auf den Rücksetzeingang des bistabilen Multivibrators 31 geschaltet, das
daraufhin den Zähler 24 über den zweiten Steuereingang 30 auf Abwärtszählen
umsteuert (Beginn der neuen Meßzeit Tn). Damit der Zählvorgang der über die
zweite Signalaufbereitungsschaltung 26 und den Eingang 25 in den Zähler 24
gelangenden Impulse nicht gestört wird, sind die Impulslaufzeiten (Ver
zögerungszeit) des ersten und zweiten monostabilen Multivibrators 19 und 22
so bemessen, daß ihre Summe kleiner als ihre kleinste vorkommende reziproke
Impulsfrequenz Th = 1/fh der höherfrequenten Impulsfolge ist.
Nach Laden des Anfangswerts za wird der Zählerstand z also mit den Impulsen
der höherfrequenten Impulsfolge fh abwärtsgezählt, bis am Ausgang des
ersten monostabilen Multivibrators 22 der nächste Impuls ansteht; dann
wird er abgespeichert und der Zähler 24 wieder mit dem Anfangswert za
geladen und der Vorgang beginnt von neuem.
Wenn allerdings der Zählerstand ze vor Ende der Meßperiode Tn den Wert 0
unterschreitet (abtriebsseitiges Teil dreht schneller als antriebsseitiges)
wird das Flip-Flop 31 über den Ausgang 32 des Zählers 24 gesetzt, worauf
dieser seine Zählrichtung umkehrt und aufwärts zählt. Ist bei der Schlupf
messung außer dem Betrag auch das Vorzeichen von Interesse (welches Teil
schneller dreht), so kann im Speicher 20 zudem der Zustand des Flip-Flops
31 abgespeichert werden (Datenleitung 33).
Soll der Schlupf s nicht lediglich während einer Meßperiode Tn, sondern in
einem ganzzahligen Vielfachen a davon erfaßt werden, so muß eine ent
sprechende Anzahl von Impulsen der niederfrequenten Impulsfolge vor dem
ersten monostabilen Multivibrator 19 unterdrückt werden (siehe Fig. 3).
Dies kann beispielsweise mittels eines steuerbaren Frequenzteilers oder
Zählerbausteins 34 in der Verbindungsleitung zwischen der ersten Signalauf
bereitungsschaltung 18 und dem ersten monostabilen Multivibrator 19
erfolgen, die hierzu aufzutrennen ist. Im Falle der Verwendung eines
Zählerbausteins 34 wird noch ein Dekoderbaustein 35 benötigt, der bei
Erreichen eines bestimmten gewünschten Zählerstands einen Impuls an den
ersten monostabilen Multivibrator 19 abgibt. Bei Erscheinen dieses Impulses
am Ausgang des ersten monostabilen Multivibrators 19 wird der Zählerbau
stein 34 über die Leitung 36 zurückgesetzt.
Selbstverständlich muß in diesem Fall der Anfangswert zu za = a × I fest
gesetzt und der Zählerstand neu interpretiert werden. Letzteres kann
dadurch erfolgen, daß der Speicher 21 als Dekoder eingesetzt wird, d. h.,
daß ein jeweiliger Zählerstand ze und das ganzzahlige Vielfache a (und das
Vorzeichenbit vom Flip-Flop 31) lediglich als zusammengesetzte, virtuelle
Adresse aufzufassen ist und der entsprechende Schlupfwert in der jeweils
adressierten Speicherzelle steht, von wo er über die Datenausgabeleitung
des Speichers 21 ausgegeben werden kann.
Soll das ganzzahlige Vielfache a zudem variabel sein, so sind steuerbarer
Teiler bzw. Zählerbaustein 34, Anfangswertgeber 28 und Speicher 21 an eine
Datenleitung 37 anzuschließen, mit deren Hilfe diese Bausteine die Anzahl
der zu unterdrückenden Impulse der niederfrequenten Impulsfolge fn, den
Anfangswert za = a * I und die Dekodierung des Endwerts ze (s = ze * 100%
: (a * I) bei Angabe des Schlupfs in Prozent, entsprechend anpassen.
Das ganzzahlige Vielfache a kann beispielsweise mit der Drehzahl des
antriebsseitigen Teils 6 (entspricht der Brennkraftmaschinendrehzahl nmot)
verändert werden, um z. B. die maximal erlaubte Zeit zur Erfassung des
Meßwerts über den gesamten Drehzahlbereich voll auszunutzen oder die
Genauigkeit des Meßergebnisses in interessierenden Meßbereichen zu erhöhen;
a kann hierbei mittels einer Drehzahlmeßeinrichtung und einem Dekoderbau
stein (nichtflüchtiger Speicherbaustein) ermittelt werden (nicht gezeigt).
Fig. 4 zeigt Impulsdiagramme der niederfrequenten Impulsfolge fn (Fig. 4a),
der höherfrequenten Impulsfolge fh (Fig. 4b), eines Ausgangssignals des
zweiten monostabilen Multivibrators 22 (Fig. 4c), des Zählerstands z des
Zählers 24 (Fig. 4d) sowie das Ausgangssignals Q (Fig. 4e) des Flip-Flops
31 während eines ersten kürzeren Zeitintervalls (Meßperiode) zwischen den
Zeitpunkten t 0 und t 1, und eines zweiten zeitgedehnten (verkürzt darge
stellten) Zeitintervalls zwischen den Zeitpunkten t 1 und t 3, was einer
höheren Drehzahl des abtriebsseitigen Teils 12 der Kupplung 3 entspricht.
Zum Zeitpunkt t 0 erscheint am Ausgang der ersten Signalaufbereitungs
schaltung 18 ein Impuls (Fig. 4a), mit dessen Impulsvorderflanke die
monostabilen Multivibratoren 19 und 22 in zeitlicher Reihenfolge getriggert
werden. Mit der negativen Impulsflanke des daraufhin am Ausgang des zweiten
monostabilen Multivibrators 22 erscheinenden verkürzten und zeitlich
geringfügig verschobenen Impulses (Fig. 4c) wird der Anfangswert za (Fig.
4d) in den Zähler 24 geladen, der daraufhin mit den Impulsvorderflanken des
höherfrequenten Impulssignals (fh) abwärtszählt.
Zum Zeitpunkt t 1 erscheint dann wieder ein Impuls der niederfrequenten
Impulsfolge fn (Fig. 4a); das Zählergebnis ze (Fig. 4d) wird in den
Speicher 24 übernommen und der oben beschriebene Vorgang wiederholt sich.
Im Zeitintervall von t 1 bis t 3 ist zusätzlich angenommen, daß der Zähler
zum Zeitpunkt t 2 den Zählerstand "0" erreicht (Fig. 4d). Das Flip-Flop 32
wird angesteuert und gibt, geringfügig zeitlich verzögert, an seinem
Ausgang Q ein Signal ab (Fig. 4e), das den Zähler von abwärts- auf
aufwärtszählen umschaltet (Fig. 4d). Am Ende der Meßperiode (Zeitpunkt t 3)
wird das Zählergebnis ze wieder in den Speicher übernommen, der Zähler 24
zu Beginn der neuen Meßperiode (t größer t 3) wieder auf seinen Anfangswert
za gesetzt (Fig. 4d) und das Flip-Flop 31 wieder zurückgesetzt (Fig. 4e,
abwärtszählen).
Fig. 5 zeigt ferner die (gerätetechnische) Lösung des Meßproblems mittels
eines Mikrorechners 38. Die beiden Impulsfolgen fn und fh werden hier
wiederum mittels zweier Signalaufbereitungsschaltungen 39, 40 in Impulse
gewandelt, deren Spezifikation dem verwendeten Mikrorechner (vorzugsweise
einem mit wenigstens einem - nicht gezeigten - Hardwarezähler ausge
statteten Ein-Chip-Mikrorechner, beispielsweise eines 8051 der Fa. Intel
oder Siemens o. a.) angepaßt ist.
Die aufbereiteten Impulse der höherfrequenten Impulsfolge fh werden auf
einen Zähleingang 41 des Hardwarezählers geschaltet, während die aufbe
reiteten Impulse der niederfrequenten Impulsfolge fn einen Interrupteingang
42 ansteuern.
Über einen weiteren Eingang 43 kann noch ein Drehzahlgeber für die Brenn
kraftmaschinendrehzahl nmot zur Bestimmung des Vielfachen a der Meßperiode
Tn angeschlossen oder ein Wert für die Brennkraftmaschinendrehzahl nmot
eingelesen werden, welcher beispielsweise von einem anderen Mikrorechner
des Kraftfahrzeugs über eine Datenleitung 44 zur Verfügung gestellt werden
kann. Alternativ hierzu ist es selbstverständlich auch möglich, die
Brennkraftmaschinendrehzahl nmot aus der niederfrequenten Impulsfolge zu
bestimmen. Diese triggert dann zusätzlich einen zweiten Hardwarezähler, der
mit Impulsen einer auf Quarzzeit basierenden Referenz- oder Taktfrequenz
beaufschlagt ist; die gezählten Impulse sind dann direkt proportional zur
Periodendauer der Drehzahl, d. h., umgekehrt proportional zur Drehzahl.
Das in Fig. 6 gezeigte Flußdiagramm zeigt einen Programmablauf zur
Steuerung des Mikrorechners 38. Es ist angenommen, daß der Hardwarezähler
abwärtszählend ausgelegt ist. Nach einem Systemstart 45 wird ein Haupt
programm geladen, das zunächst in einen Initialisierungsschritt 46 die
Parameter aneu, aalt, z, za, ze, s, nmot, ta, tb und te mit Startwerten
lädt. Das Hauptprogramm möge dann weiterlaufen, bis bei 47 durch einen
Impuls der niederfrequenten Impulsfolge fn ein Interrupt INTO ausgelöst
wird. Das Interruptprogramm INTO 48 vermindert zunächst ein neu festge
setztes, ganzzahliges Vielfaches aneu um 1, 49 und überprüft, ob aneu
bereits 0 ist, 50. Ist dies nicht der Fall, so ist die Anzahl ganzzahliger
Vielfacher a der Meßperiode tn noch nicht erreicht und das Programm
verzweigt über einen Punkt 51 zum Ende des Interruptprogramms INTO, 52, so
daß der Mikrorechner 38 über Punkt 53 ins Hauptprogramm 54 zurückkehrt.
Ist aneu = 0, so wird in einem Unterprogramm aneu neu festgesetzt, 55.
Diese Neufestsetzung erfolgt nach Maßgabe der Drehzahl der Brennkraft
maschine 2 des antriebsseitigen Teils 6 so, daß das ganzzahlige Vielfache a
der Meßzeit Tn = 1/fn kleiner als eine erforderliche maximale Meßdaten
erfassungszeit Tmax ist; diese kann beispielsweise durch einen überge
ordneten Steuerungs- oder Regelungsprozeß festgelegt sein. a kann hierbei
lediglich einen Wert aus dem Zahlenraum der positiven ganzen Zahlen an
nehmen.
Anschließend wird der Zähler 0 angehalten, 56 und der Zählerstand z 0 des
Zählers 0 einer Variablen z zugewiesen, 57. Anschließend wird der Zähler
mit einem Startwert za geladen, der vorzugsweise dem höchstmöglichen
Zählerstand, z. B. der Hexadezimalzahl FFFF) entspricht, 58. Der Zähler 0
wird daraufhin wieder gestartet, 59. Durch Differenzbildung 60 wird aus dem
Startwert za und der dem Zählerstand z 0 entsprechenden Variablen z ein
Zählergebnis ze ermittelt, aus dem der Schlupf s ableitbar ist. Dies kann
beispielsweise dadurch erfolgen, daß das Zählergebnis durch einen Altwert
aalt des ganzzahligen Vielfachen a der Meßperiode tn geteilt und davon das
ganzzahlige Vielfache I abgezogen wird; zu einer Meßwertanpassung kann
diese Differenz dann noch mit einem Faktor c, geteilt durch das Vielfache
I, versehen werden, welcher zur Angabe des Schlupfs in Prozent zu 100
festzusetzen ist, 61.
Da c und I konstante Größen sind, ist eine Division lediglich bei dem Term
ze/aalt notwendig. Diese ist jedoch zu umgehen, wenn a zu Zweierpotenzen
gewählt wird (eine Division einer Dualzahl durch eine x-te Potenz der Zahl
2 entspricht einem x-maligen Rechtsschieben dieser Dualzahl), oder wenn der
Schlupf aus einer in einem Speicherbereich des Mikrorechners 38 abgelegten
Funktionstabelle mit den Eingangsgrößen ze und aalt ermittelt wird. Wie der
Gleichung im Block 61 zu entnehmen ist, stellt diese eine Geradenschaar in
einem (ze, s)-Diagramm dar, die einen Achsenabschnittspunkt auf der
s-Achse bei c durchlaufen und eine (von aalt abhängige) Steigung von (aalt
× I)/c aufweisen. Anschließend wird noch aalt zu aneu festgesetzt, 62, und
über den Punkt 51 und den Block 52 ins Hauptprogramm 54 zurückgekehrt.
Die Neufestsetzung von aneu 55, 63, ist in den Unterprogrammen nach
Fig. 7 und 8 gezeigt; dabei wird nach Fig. 7 lediglich ein Meßwert für die
Drehzahl nmot der Brennkraftmaschine über die Datenleitung 44 eingelesen,
64, und aneu nach der weiter oben (Block 55) erläuterten Gleichung
festgelegt, 65.
Ist eine derartige Möglichkeit zur Abfrage der Drehzahl nmot nicht gegeben,
so kann diese auch vom Mikrorechner 38 selbst erfaßt werden. Hierbei ist
angenommen, daß der Mikrorechner 38 einen zweiten - nicht gezeigten -
Zähler z 1 aufweist, der, wie oben beschrieben, mit einer Referenzfrequenz
beaufschlagt wird, Fig. 8.
Das Unterprogramm 63 hält zunächst den Zähler 1 an, 67, und überträgt einen
Zählerstand z 1 auf eine Bezugswertvariable tb, 68. Der Zähler 1 wird mit
einem Startwert ta (höchstmöglicher Zählerstand FFFF hexadezimal) geladen,
69 und gestartet, 70.
Ein Zeitendwert te wird aus der Differenz des Startwerts ta und der
Variablen tb berechnet, 71. Diese Differenz te wird schließlich durch den
Altwert aalt geteilt und die Motordrehzahl nmot errechnet, 72, mit der
letztendlich in der oben beschriebenen Weise wiederum der Neuwert aneu
bestimmt wird, 65. Über das Programmende 66 von aneu kann dann wieder in
das Interruptprogramm INTO zurückgekehrt werden.
Claims (12)
1. Vorrichtung zur Ermittlung des Schlupfs zwischen rotierenden , mit
impulsauslösenden Marken versehenen antriebsseitigen und abtriebsseitigen
Teilen einer Kupplung eines mit einer Brennkraftmaschine angetriebenen
Kraftfahrzeugs mit einem dem antriebsseitigen Teil zugeordneten ersten
Impulsgeber und einem, dem abtriebsseitigen Teil zugeordneten zweiten
Impulsgeber, einem Zähler und einem Speicher, wobei der erste Impulsgeber
(In) Marken des antriebsseitigen Teils abtastet und bei dessen Rotation eine
erste Impulsfolge (fn) erzeugt, die über eine erste
Signalaufbereitungsschaltung auf einen ersten Steuereingang des Zählers und
einen, ein Abspeichern eines auf einer Datenleitung vom Zähler anstehenden
Zählwerts (ze) initiierenden Steuereingang des Speichers geschaltet ist und
der zweite Impulsgeber (Ih) Marken des abtriebsseitigen Teils, die in ihrer
Anzahl (Ih=I * In) einem ganzzahligen Vielfachen (I) der
Anzahl (In) der
Marken des antriebsseitigen Teils entsprechen, abtastet und bei dessen
Rotation eine zweite Impulsfolge (fh) erzeugt, die über eine zweite
Signalaufbereitungsschaltung auf einen Zähleingang des Zählers geschaltet
ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem antriebsseitigen Teil (6) eine
derartige Anzahl (In) von Marken (9) angeordnet ist, daß eine sich aus der
ersten Impulsfolge (fn) ergebende Meßperiode (Tn=1/fn) dem einfachen oder
einem ganzzahligen Vielfachen der Periodendauer antriebsseitiger
Ungleichförmigkeiten in Winkelgeschwindigkeit und/oder -beschleunigung
entspricht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Zähler
(24) ein Anfangswertgeber (28) angeschlossen ist, mittels dem mit dem
Eintreffen eines Impulses von der ersten Impulsfolge (fn) am ersten
Steuereingang (23) des Zählers (24), ein Anfangswert (za) in diesen
eingelesen wird, den der Zähler (24) mit Eintreffen eines jeden Impulses von
der zweiten Impulsfolge (fh) abwärtszählt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Anfangswertgeber (28) im Zähler (27) integriert ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anfangswert
(za) mittels Kodierschaltern oder festverdrahteter Logik oder einem
nichtflüchtigen Speicher vorgebbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (24)
über einen zweiten Steuereingang (30) mittels eines bistabilen Multivibrators
(31) in seiner Zählrichtung steuerbar ist, wobei der Zähler (24) im gesetzten
Zustand des Multivibrators (31) aufwärts- und im zurückgesetzten Zustand
abwärtszählt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (24)
eine Erkennungsschaltung aufweist, die bei Erreichen des Zählerstandes "Null"
ein Signal an einen Setzeingang (S) des bistabilen Multivibrators (31)
ausgibt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die
erste Signalaufbereitungsschaltung (18) aufbereitete erste Impulsfolge (fn) mittels
eines ersten monostabilen Multivibrators (19) in ein erstes Impulssignal mit
Impulsen definierter Länge gewandelt wird, welches auf den Steuereingang (20)
des Speichers (21) und über einen zweiten monostabilen Multivibrator (22)
zeitverzögert auf den ersten Steuereingang (23) des Zählers (24) und den
Rücksetzeingang des bistabilen Multivibrators (31) geschaltet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der
Impulsbreiten der vom ersten und zweiten Multivibrator (19, 22) abgegebenen
Impulse kleiner als die Impulsbreite der von der zweiten
Signalaufbereitungsschaltung (26) abgegebenen Impulse ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die
erste Signalaufbereitungsschaltung (18) und den ersten monostabilen
Multivibrator (19) eine Zählschaltung (34) geschaltet ist, die ab einem
bestimmten Zählerstand ein Ausgangssignal an den ersten monostabilen
Multivibrator (19) abgibt und von diesem nach dessen charakteristischer
Impulslaufzeit zurückgesetzt wird.
10. Vorrichtung zur Ermittlung zwischen rotierenden, mit
impulsauslösenden Marken versehenen antriebsseitigen und abtriebsseitigen
Teilen einer Kupplung eines mit einer Brennkraftmaschine angetriebenen
Kraftfahrzeugs, mit einem dem antriebsseitigen Teil zugeordneten ersten
Impulsgeber und einem dem abtriebsseitigen Teil zugeordneten zweiten
Impulsgeber, wobei der erste Impulsgeber (In) Marken des antriebsseitigen
Teils abtastet und bei dessen Rotation eine erste Impulsfolge (fn) erzeugt,
und der zweite Impulsgeber (Ih) Marken des abtriebsseitigen Teils abtastet,
die in ihrer Anzahl (Ih=I * In) einem ganzzahligen Vielfachen (I) der
Anzahl (In) der Marken des antriebsseitigen Teils entsprechen, und bei dessen Rotation eine zweite Impulsfolge (fh) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß
auf dem antriebsseitigen Teil (6) eine derartige Anzahl (In) von Marken (9)
angeordnet ist, daß eine sich aus der ersten Impulsfolge (fn) ergebende
Meßperiode (Tn=1/fn) dem einfachen oder einem ganzzahligen Vielfachen der
Periodendauer antriebsseitiger Ungleichförmigkeiten in
Winkelgeschwindigkeit und/oder -beschleunigung entspricht, und daß die durch
den ersten Impulsgeber (7) erzeugte erste Impulsfolge (fn) über eine erste
Signalaufbereitungsschaltung (39) Interrupts auslösend auf einen
Interrupt-Eingang (41) und die durch den zweiten Impulsgeber (13) erzeugte
zweite Impulsfolge (fh) über eine zweite Signalaufbereitungsschaltung (40)
auf einen Zähleingang (42) eines Mikrorechners (38) geschaltet ist, der die
Anzahl der am Zähleingang (42) während einer durch zwei aufeinanderfolgende
Interrupts festgelegten Meßperiode (Tn) oder einem ganzzahligen Vielfachen
(a) davon ankommenden Impulse von einem Anfangswert (za) subtrahiert und aus
dem Zählergebnis den Schlupf ermittelt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das ganzzahlige
Vielfache (a) der Meßperiode (Tn) entsprechend einer, aus der Zeit zwischen
zwei Interrupts bestimmten Winkelgeschwindigkeit des antriebsseitigen Teils
(6) festgelegt wird.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das ganzzahlige
Vielfache (a) der Meßperiode (Tn) kleiner als eine erforderliche maximale
Meßdatenerfassungszeit (Tmax) ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863644189 DE3644189A1 (de) | 1986-12-23 | 1986-12-23 | Verfahren und vorrichtung zur ermittlung des schlupfs zwischen rotierenden teilen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863644189 DE3644189A1 (de) | 1986-12-23 | 1986-12-23 | Verfahren und vorrichtung zur ermittlung des schlupfs zwischen rotierenden teilen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3644189A1 DE3644189A1 (de) | 1988-07-07 |
DE3644189C2 true DE3644189C2 (de) | 1990-07-05 |
Family
ID=6317069
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863644189 Granted DE3644189A1 (de) | 1986-12-23 | 1986-12-23 | Verfahren und vorrichtung zur ermittlung des schlupfs zwischen rotierenden teilen |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE3644189A1 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1773376A1 (de) * | 1968-05-08 | 1971-11-25 | Daimler Benz Ag | Vorrichtung zum Ermitteln des Schlupfs von Kraftfahrzeugraedern |
DE2652625A1 (de) * | 1975-02-19 | 1978-05-24 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und gemischverhaeltnisregeleinrichtung zur regelung des betriebs einer brennkraftmaschine an ihrer magerlaufgrenze |
DE2902815A1 (de) * | 1979-01-25 | 1980-08-07 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zum erfassen der drehzahl und der drehzahlschwankungen einer welle, insbesondere der kurbelwelle einer brennkraftmaschine |
DE3506233A1 (de) * | 1984-03-20 | 1985-10-31 | Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg | Verfahren und vorrichtung zur digitalen messung der rotationsgeschwindigkeit umlaufender bauteile |
-
1986
- 1986-12-23 DE DE19863644189 patent/DE3644189A1/de active Granted
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Publication number | Publication date |
---|---|
DE3644189A1 (de) | 1988-07-07 |
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