DE4011503A1 - Vorrichtung zur erfassung eines rotierenden teils einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Solche Vorrichtungen dienen insbesondere der Dreh­ zahl- und Winkelinformation für Steuergeräte in Brennkraftmaschinen und werden beispielsweise für die Steuerung der Zündung oder der Kraftstoffeinspritzung verwendet.

Eine Vorrichtung zur Winkellageerfassung eines rotierenden Teils ist beispielsweise aus der EP 01 88 433 bekannt. Dabei wird eine mit der Kurbel- oder Nockenwelle einer Brennkraftmaschine verbundene Geberscheibe, die umfangsseitig gleichmäßig verteilte Winkelmarken aufweist, die zahnförmig ausgebildet sind, von einem Geber abgeta­ stet. Neben den Winkelmarken befindet sich noch eine Bezugsmarke, die beispielsweise als fehlender Zahn oder größere Lücke zwischen zwei Zähnen ausgebildet ist, auf dem rotierenden Teil.

Der Geber, ein induktiver Aufnehmer liefert ein Signal, das in einer Aufbereitungsschaltung zu einem Rechtecksignal geformt wird und in einem nachfolgenden Mikrocomputer ausgewertet wird. Aus der bekannten Vorrichtung ist jedoch nicht zu entnehmen, neben der Viel­ zahl von Winkelmarken mehrere, unterscheidbare Bezugsmarken vorzu­ sehen.

Aus Bosch "Kraftfahrtechnisches Taschenbuch", 19. Auflage, 1984, Seite 402 ist bekannt, in einem Zündverteiler einen Induktionsgeber anzuordnen, der ein rotierendes Impulsrad abtastet. Dabei entspricht die Anzahl der Zähne und Zacken des Impulsgeberrades der Zylinder­ zahl des Motors, so daß zur Steuerung der Zündung der einzelnen Zy­ linder das Signal eines Zahnes des Geberrades verwendet wird.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat gegenüber den bekannten Vorrichtungen den Vorteil, daß mit Hilfe eines einzigen Sensors ein Signal erhalten wird, das eine rasche Drehzahlerkennung, eine Erkennung der Kurbel­ wellenstellung und eine Erkennung der Phasenlage der Brennkraftma­ schine ermöglicht. Erzielt werden diese Vorteile durch die vorteil­ hafte Ausgestaltung des Impulsgeberrades, das neben einer Vielzahl von gleichmäßig über seine Oberfläche verteilten Inkrementen auch wenigstens zwei, eindeutig unterscheidbare Bezugsmarken aufweist und mit der Nockenwelle der Brennkraftmaschine oder mit einer mit der Nockenwelle synchron umlaufenden Welle verbunden ist.

Besonders vorteilhaft ist, daß die Geberscheibe mit den kennzeich­ nenden Merkmalen des Anspruchs 1 auf einer Welle innerhalb des Zünd­ verteilers befestigt werden kann, so daß Geberscheibe und zugehöri­ ger induktiver Sensor innerhalb des Gehäuses des Zündverteilers sind. Damit ist es möglich, an bereits vorhandenen Brennkraftma­ schinen durch Austauschen des kompletten Zündverteilers eine erfin­ dungsgemäße Vorrichtung ohne größerem Aufwand zu inkrementieren.

In einer vereinfachten Version der Erfindung können auch zwei nicht unterscheidbare Bezugsmarken vorgesehen werden, eine Phasenerkennung ist dann allerdings nicht mehr möglich.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die in den Unter­ ansprüchen aufgeführten Maßnahmen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau der Geberscheibe sowie den Sensor mit der nachfolgenden Auswerteschaltung. Fig. 2 zeigt ein zugehöriges Impulsdiagramm und Fig. 3 stellt die Anordnung des Systems Geberscheibe-Sensor innerhalb eines Zündverteilers dar.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Geber­ scheibe 10 abgebildet, die an ihrer Oberfläche eine Vielzahl von In­ krementen bzw. Winkelmarken 11, die als rechteckige Zähne ausgebil­ det sind, aufweist. Weiterhin weist die Geberscheibe 10 eine Bezugs­ markenlücke 12 sowie einen verlängerten Zahn 13, der als weitere Bezugsmarke vorgesehen ist, auf. Die beiden Bezugsmarken sind dabei um 180° gegeneinander versetzt.

Die Geberscheibe 10 ist mit einer Welle 14, die entweder die Nocken­ welle einer Brennkraftmaschine oder eine mit der Nockenwelle syn­ chron umlaufende Welle der Brennkraftmaschine ist.

Abgetastet wird die Geberscheibe 10 mittels eines Sensors 15, bei­ spielsweise eines Induktivsensors oder eines Hallsensors, der über eine Leitung 16 mit einer Auswerteschaltung 17 verbunden ist. In der Auswerteschaltung 17 erfolgt eine Signalverstärkung sowie eine Signalaufbereitung, so daß die weitere Auswertung in einem Mikrocomputer 18 erfolgen kann, wobei die Signalauswertung sowie die Weiterverarbeitung im Mikrocom­ puter beispielsweise entsprechend der aus der EP 01 88 433 be­ kannten Vorrichtung erfolgen kann.

Das Vorbeilaufen der Winkelmarken 11 am Induktivsensor 15 erzeugt in diesem eine Wechselspannung, deren Frequenz abhängig von der Drehge­ schwindigkeit in der Geberscheibe ist. Nach der Verarbeitung in der Auswerteschaltung 17 wird dadurch ein Signalverlauf U17 erhalten, wie er in Fig. 2 dargestellt ist. Dabei ist die Spannung U17 in Ab­ hängigkeit von der Zeit aufgetragen.

Beim Vorbeilauf der Marken 11 am Sensor 15 entsteht eine regelmäßige Signalfolge, die zu einer Pulsfolge U11 führt und die beim Vorbei­ laufen der Bezugsmarkenlücke 12 unterbrochen wird. Beim Vorbeilaufen der zweiten Bezugsmarke 13, einem verlängerten Zahn, entsteht ein länger andauernder Spannungsimpuls, der zum Puls U13 führt.

In der Auswerteschaltung 17 werden die Abstände zwischen den ein­ zelnen Spannungsimpulsen des Signals U17 bestimmt, dies kann bei­ spielsweise nach der in der EP 01 88 433 beschriebenen Methode erfolgen, bei der die zeitlichen Abstände zwischen gleichartigen Winkelmarkenflanken gemessen werden.

Aus den Abständen der Spannungsimpulse U11 kann die Drehzahl ermit­ telt werden, das Erkennen des Fehlens eines Spannungspulses U11 er­ möglicht eine erste Bezugsmarkenerkennung, der länger andauernde Spannungsimpuls U13 läßt eine zweite Bezugsmarke erkennen. Damit ist es möglich, mit einem einzigen Sensor 15 mit nachgeschalteter Aus­ werteschaltung bzw. Mikrocomputer die Drehzahl der Brennkraftma­ schine, die Kurbelwellenstellung, die Nockenwellenstellung und damit Phasenlage der Brennkraftmaschine zu erkennen.

Das in Fig. 1 dargestellte System läßt sich, wie in Fig. 3 darge­ stellt, vollständig im Zündverteiler 19 unterbringen. Dabei wird die Geberscheibe 10 auf der Verteilerwelle 20 befestigt und der Induk­ tivsensor 15 am Gehäuse des Verteilers fixiert. Die Auswerteschal­ tung 17 kann außerhalb des Verteilers oder falls erforderlich auch innerhalb des Verteilers selbst angebracht werden.

Wird das Gesamtsystem 10, 15 und gegebenenfalls 17 innerhalb des Verteilers untergebracht, ist es möglich, während eines Werkstattbe­ suchs einen Austausch vorzunehmen. Auch können herkömmliche Brenn­ kraftmaschinen durch den Ersatz ihres bisherigen Zündverteilers durch einen Zündverteiler mit eingebauter Geberscheibe 10 und Sensor 15 entsprechend Fig. 3 umgerüstet werden.

Der Aufbau des Systems Geberscheibe 10/Induktivsensor 15 ist nicht auf ein in Fig. 1 dargestelltes Ausführungsbeispiel beschränkt. Der Induktivsensor 15 kann beispielsweise durch einen Hallsensor ersetzt werden, in dem die vorbeilaufenden Zähne der Scheibe 10 ebenfalls Spannungsimpulse auslösen. Bei mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen ist es möglich, weitere unterscheidbare Bezugsmarken vorzusehen, beispielsweise können auch abgeschrägte Zähne oder unterschiedlich große Bezugsmarkenlücken oder auch unterschiedlich lange Winkelmar­ ken zur Ausbildung der einzelnen Bezugsmarken vorgesehen werden.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Erfassung eines rotierenden Teils einer Brenn­ kraftmaschine, das gleichmäßig über seinen Umfang verteilte Winkel­ marken und wenigstens zwei Bezugsmarken aufweist, mit einem Sensor, der die Winkelmarken abtastet und einer Aufbereitungsschaltung, da­ durch gekennzeichnet, daß die Bezugsmarken der Geberscheibe unter­ scheidbar sind und ihre Zahl so gewählt wird, daß die Phasenlage der Brennkraftmaschine erkannt werden kann und die Geberscheibe (10) mit der Nockenwelle (14) der Brennkraftmaschine oder einer synchron mit der Nockenwelle (14) umlaufenden Welle (20) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bezugsmarke (12) als verlängerter Zwischenraum zwischen zwei Winkel­ marken (11) und die andere Bezugsmarke (13) als verlängerte Winkel­ marke ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Bezugsmarke (12) und die andere Bezugsmarke (13) als verlängerte Zwischenräume zwischen zwei Winkelmarken (11) ausgebildet sind, wobei die Länge der beiden Bezugsmarken unterschiedlich ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Bezugsmarke (12) und die andere Bezugsmarke (13) als verlängerte Winkelmarken unterschiedlicher Länge ausgeführt sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Geberscheibe (10) und der Sensor (15) innerhalb des Zündverteilers (19) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus­ werteschaltung (17) innerhalb des Zündverteilers angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des rotierenden Teils aus dem zeit­ lichen Abstand der gleichmäßig verteilten Winkelmarken ermittelt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der Auswerteschaltung (17) die zeitlichen Ab­ stände zwischen den einzelnen Winkelmarkenflanken bestimmt werden und aus diesen Abständen das Auftreten der Bezugsmarken (12, 13) erkannt wird.