DE4011503A1 - IC engine camshaft rotation detection system - uses disc attached to camshaft and cooperating sensor - Google Patents

IC engine camshaft rotation detection system - uses disc attached to camshaft and cooperating sensor

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DE4011503A1 DE19904011503 DE4011503A DE4011503A1 DE 4011503 A1 DE4011503 A1 DE 4011503A1 DE 19904011503 DE19904011503 DE 19904011503 DE 4011503 A DE4011503 A DE 4011503A DE 4011503 A1 DE4011503 A1 DE 4011503A1
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Abstract

The rotation detection system uses a sensor for detecting angular markings evenly spaced around the periphery of a disc (10) mounted on the camshaft (14), together with at least two reference markings (12, 13), used to identify the phase position of the i.c. engine. The disc is directly fitted to the camshaft or to a shaft which rotates in synchronism with the latter. Pref. the disc has a toothed periphery with at least two differing reference marks, provided by a wider gap between the teeth or by an increased tooth width. The disc and the cooperating sensor are pref. housed within the ignition distributor. Further evaluation can be carried out in a microcomputer (18). USE/ADVANTAGE - Vehicle ignition or fuel injection timing using single sensor.

Description

Stand der TechnikState of the art

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.The invention is based on a device according to the preamble of claim 1. Such devices serve in particular the rotation Number and angle information for control units in internal combustion engines and are used, for example, to control the ignition or the Fuel injection used.

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.An apparatus for angular position detection of a rotating part is known for example from EP 01 88 433. One with the Crankshaft or camshaft connected to an internal combustion engine Encoder disc, the angular marks evenly distributed on the circumference has, which are tooth-shaped, absorbed by a sensor continuous In addition to the angle marks, there is also a reference mark, which for example as a missing tooth or larger gap between two teeth is formed on the rotating part.

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.The encoder, an inductive transducer, delivers a signal that is in a Processing circuit is formed into a square wave signal and in a subsequent microcomputer is evaluated. From the  known device, however, can not be seen in addition to the lot number of distinguishable reference marks see.

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.From Bosch "Kraftfachtechnisches Taschenbuch", 19th edition, 1984, Page 402 is known, an induction transmitter in an ignition distributor to be arranged, which scans a rotating pulse wheel. This corresponds to the number of teeth and teeth of the pulse generator wheel of the cylinders number of the engine so that to control the ignition of each Zy linder the signal of a tooth of the encoder wheel is used.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

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.The device according to the invention with the characteristic features of the main claim compared to the known devices The advantage of receiving a signal with the help of a single sensor is that a rapid speed detection, a detection of the crank shaft position and a detection of the phase position of the internal combustion engine machine enables. These advantages are achieved through the advantage adhesive design of the impulse wheel, which in addition to a variety of increments evenly distributed over its surface has at least two clearly distinguishable reference marks and with the camshaft of the internal combustion engine or with one with the Camshaft is connected synchronously rotating shaft.

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. It is particularly advantageous that the encoder disc with the marks nenden features of claim 1 on a shaft within the ignition distributor can be attached so that the encoder disc and associated ger inductive sensor inside the housing of the distributor are. This makes it possible to use existing internal combustion engines seem to be invented by replacing the complete distributor Increment device according to the invention without much effort.  

In einer vereinfachten Version der Erfindung können auch zwei nicht unterscheidbare Bezugsmarken vorgesehen werden, eine Phasenerkennung ist dann allerdings nicht mehr möglich.In a simplified version of the invention, two cannot distinguishable reference marks are provided, a phase detection is then no longer possible.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die in den Unter­ ansprüchen aufgeführten Maßnahmen.Further advantages of the invention result from the in the sub measures listed claims.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.An embodiment of the invention is shown in the drawing represents and is explained in more detail in the following description.

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. Fig. 1 shows the basic structure of the encoder disc and the sensor with the subsequent evaluation circuit. FIG. 2 shows an associated pulse diagram and FIG. 3 shows the arrangement of the sensor disk-sensor system within an ignition distributor.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

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.In the embodiment shown in Fig. 1, a encoder disc 10 is shown, the surface of a plurality of increments or angle marks 11 , which are ausgebil det as rectangular teeth, has. Furthermore, the encoder disc 10 has a reference mark gap 12 and an elongated tooth 13 , which is provided as a further reference mark. The two reference marks are offset from each other by 180 °.

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.The encoder disc 10 is with a shaft 14 , which is either the cam shaft of an internal combustion engine or a syn chronous with the camshaft rotating shaft of the internal combustion engine.

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.The encoder wheel 10 is sensed by a sensor 15, wherein the pitch of an inductive sensor or a Hall sensor, which is connected via a line 16 to an evaluation circuit 17th In the evaluation circuit 17 there is a signal amplification and a signal processing, so that the further evaluation can be carried out in a microcomputer 18 , the signal evaluation and further processing in the Mikrocom computer, for example, according to the device known from EP 01 88 433.

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.The passing of the angle marks 11 on the inductive sensor 15 generates an alternating voltage in the latter, the frequency of which is dependent on the speed of rotation in the encoder disk. After processing in the evaluation circuit 17 , a signal curve U 17 is obtained as shown in FIG. 2. The voltage U 17 is plotted as a function of time.

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.During passage of the marks 11 on the sensor 15 a regular signal sequence that leads and a pulse sequence U 11 running when passing the reference mark gap 12 is interrupted arises. When the second reference mark 13 , an elongated tooth, runs past, a longer-lasting voltage pulse arises, which leads to the pulse U 13 .

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.In the evaluation circuit 17 , the distances between the individual voltage pulses of the signal U 17 are determined. This can be done, for example, using the method described in EP 01 88 433, in which the time intervals between similar angle mark edges are measured.

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. From the intervals of the voltage pulses U 11 , the speed can be determined, the detection of the absence of a voltage pulse U 11 enables a first reference mark recognition, the longer-lasting voltage pulse U 13 reveals a second reference mark. This makes it possible to detect the speed of the internal combustion engine, the crankshaft position, the camshaft position and thus the phase position of the internal combustion engine with a single sensor 15 with a downstream evaluation circuit or microcomputer.

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.The system shown in Fig. 1 can, as shown in Fig. 3 Darge, completely accommodate in the distributor 19 . The encoder disc 10 is attached to the distributor shaft 20 and the inductive sensor 15 fixed to the housing of the distributor. The evaluation circuit 17 can be attached outside of the distributor or, if necessary, within the distributor itself.

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.If the entire system 10 , 15 and possibly 17 is housed within the distributor, it is possible to make an exchange during a workshop visit. Conventional internal combustion engines can also be converted by replacing their previous ignition distributor with an ignition distributor with a built-in sensor disc 10 and sensor 15 according to FIG. 3.

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.The structure of the encoder disk 10 / inductive sensor 15 system is not limited to an exemplary embodiment shown in FIG. 1. The inductive sensor 15 can be replaced, for example, by a Hall sensor, in which the teeth of the disk 10 passing by also trigger voltage pulses. In multi-cylinder internal combustion engines, it is possible to provide further distinguishable reference marks, for example, beveled teeth or differently sized reference mark gaps or different lengths of angle marks can be provided to form the individual reference marks.

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.1. Device for detecting a rotating part of an internal combustion engine, the marks evenly distributed over its circumference mark and has at least two reference marks, with a sensor that scans the angle marks and a processing circuit, characterized in that the reference marks of the encoder disc are separable and its number is selected so that the phase position of the internal combustion engine can be recognized and the encoder disk ( 10 ) is connected to the camshaft ( 14 ) of the internal combustion engine or a shaft ( 20 ) rotating synchronously with the camshaft ( 14 ). 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.2. Device according to claim 1, characterized in that a reference mark ( 12 ) as an extended space between two angle marks ( 11 ) and the other reference mark ( 13 ) are formed as an extended angle mark. 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. 3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the one reference mark ( 12 ) and the other reference mark ( 13 ) are designed as extended gaps between two angle marks ( 11 ), the length of the two reference marks being different. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Bezugsmarke (12) und die andere Bezugsmarke (13) als verlängerte Winkelmarken unterschiedlicher Länge ausgeführt sind.4. The device according to claim 1, characterized in that the one reference mark ( 12 ) and the other reference mark ( 13 ) are designed as extended angle marks of different lengths. 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.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the encoder disc ( 10 ) and the sensor ( 15 ) are arranged within the ignition distributor ( 19 ). 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus­ werteschaltung (17) innerhalb des Zündverteilers angeordnet ist.6. The device according to claim 5, characterized in that the evaluation circuit ( 17 ) is arranged within the ignition distributor. 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.7. Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the speed of the rotating part from the time distance between the evenly distributed angle marks becomes. 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.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in the evaluation circuit ( 17 ), the temporal intervals between the individual flank edges are determined and the occurrence of the reference marks ( 12 , 13 ) is detected from these distances.
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