DE4229301C2

DE4229301C2 - Einrichtung zum Erfassen einer Drehwinkelstellung für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE4229301C2
Application number: DE4229301A
Authority: DE
Inventors: Masayuki Itou; Hidehito Mori
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1991-09-06
Filing date: 1992-09-02
Publication date: 2000-11-23
Anticipated expiration: 2012-09-03
Also published as: GB9218764D0; GB2259385A; DE4229301A1; US5264844A; GB2259385B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Erfassen der Winkelstellung für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Einrichtung enthält einen Rotor, der an einer Nockenwelle oder Kurbelwelle befestigt ist und an dessen Umfang Zähne in gleichen Abständen (beispielsweise bei jedem Kurbelwinkel von 10°) ausgebildet sind, und einen Drehungssensor mit einem elektromagnetischen Aufnehmer oder Halleffektelement, der dem Rotor gegenübergesetzt ist und die Winkelstellung der Nockenwelle oder Kurbelwelle anzeigende Winkelstellungssignale mit einem Tastverhältnis von 1 : 1 des hohen Pegels zum niedrigen Pegel für das Erfassen einer Bezugswinkelstellung (beispielsweise des oberen Totpunkts) der Welle erzeugt, wobei die Winkelstellungssignale entsprechend den Zahnabschnitten oder den Zahnlückenabschnitten an dem Umfang des Rotors erzeugt werden. Eine solche Einrichtung ist beispielsweise in der US-PS 4 233 592 offenbart. In dieser Einrichtung werden mit einem einzigen Vorwärts/Rückwärtszähler jeweils entsprechend dem Zahnlückenabschnitt und dem Zahnabschnitt Taktimpulse mit einer Wiederkehrfrequenz f hochgezählt und mit der halben Frequenz heruntergezählt, wobei die Bezugsstellung dadurch erfasst wird, dass ein Verhältnis einer gegenwärtigen Periode Ti zu einer vorangehenden Periode Ti - 1 ermittelt wird, welches der Beziehung Ti/Ti - 1 < K genügt.

Da jedoch das Ausgangssignal des Zählers unter Verwendung des Drehungssensors, der Winkelstellungssignale mit dem Verhältnis 1 : 1 des hohen Pegels zum niedrigen Pegel erzeugt, jeweils zum Bestimmen der Bezugsstellung hochgezählt und heruntergezählt wird, wenn das Winkelstellungssignal den hohen bzw. den niedrigen Pegel hat, wird bei dieser Einrichtung nach dem Stand der Technik die Bestimmung der Bezugsstellung durch die Genauigkeit der Abfallflanke sowie der Anstiegsflanke des Winkelstellungssignals beeinflusst bzw. beeinträchtigt. Infolgedessen ist es schwierig, die Bezugsstellung mit hoher Genauigkeit zu bestimmen, da es schwierig ist, einen Rotor herzustellen, der hinsichtlich der Genauigkeit sowohl der Anstiegsflanke als auch der Abfallflanke des Winkelstellungssignals hervorragend ist. Insbesondere dann, wenn als Drehungssensor der elektromagnetische Aufnehmer verwendet wird, ist es unmöglich, über den ganzen Bereich der Maschinendrehzahl das Verhältnis des hohen Pegels zum niedrigen Pegel auf 1 : 1 zu halten, da das Ausgangssignal des elektromagnetischen Aufnehmers mit steigender Drehzahl der Brennkraftmaschine größer wird. In manchen Fällen entsteht das Problem, dass das Erfassen der Bezugsstellung fehlerhaft oder unmöglich wird.

Als weiterer Stand der Technik sei auf die DE-PS 23 57 061 C2 verwiesen, die sich ebenfalls mit der Bestimmung einer Bezugswinkelstellung vorzugsweise in der oberen Totpunktlage eines Verbrennungsmotorkolbens beschäftigt. Hierbei ist es vorgesehen, eine Zahnscheibe mit einer Vielzahl von Zähnen zu versehen, wobei ein die Bezugswinkelstellung anzeigender Zahn gegenüber den übrigen Zähnen eine besondere Gestalt aufweist, die von einem Abtastkopf identifiziert werden kann.

Vorzugsweise besteht der die Bezugswinkelstellung anzeigende Zahn aus zwei Einzelzähnen mit einem gegenüber den anderen Zähnen geringeren Zwischenabstand etwa im Bereich der Breite eines der übrigen Zähne. Eine ähnliche Lösung sieht beispielsweise auch die DE-OS 29 33 516 A1 vor.

Angesichts dieses Stands der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die das Erfassen einer Bezugswinkelstellung ermöglicht, bei der Winkelstellungssignale erzeugt werden, die von den von einem Drehungssensor erzeugten gleichmäßig beabstandeten Winkelstellungssignalen ungleichmäßig beabstandet sind.

Ferner soll mit der Erfindung durch eine verhältnismäßig einfache Anordnung ein Bestimmungswert K auf einen Wert mit einer Dezimalstelle vorgewählt werden.

Diese Aufgabe wird durch eine Winkelstellungserfassungsein richtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält die Einrichtung zum Erfassen der Winkelstellung für eine Brennkraftmaschine
einen Winkelstellungssignalgenerator, der eine Impulsfolge von Winkelstellungssignalen mit gleichen Perioden mit jeweils hohem und niedrigem Pegel erzeugt, wobei die Perioden der der Bezugsstellung entsprechenden Signale der Impulsfolge ungleichmäßige Abstände haben,
vorzugsweise einen ersten Vorwärts/Rückwärts-Zähler, der entsprechend den Winkelstellungssignalen aus dem Generator Taktimpulse von Vorwärtssignalen hochzählt und von Rückwärtstaktsignalen herunterzählt, um durch Vergleichen des Zeitverhältnisses einer vorangehenden Periode zu einer gegenwärtigen Periode mit einem vorgegebenen Wert K aus den Winkelstellungssignalen des Generators die Periode mit dem ungleichen Abstand zu ermitteln,
einen zweiten Vorwärts/Rückwärts-Zähler, der unter einer Phasendifferenz in bezug auf den ersten Zähler, die einer Periode des Winkelstellungssignals entspricht, die ersten Taktimpulse hochzählt und die zweiten Taktimpulse herunterzählt, um durch Vergleichen des Zeitverhältnisses der vorangegenenden Periode zu der gegenwärtigen Periode mit dem vorgegebenen Wert K die Periode mit dem ungleichen Abstand aus den Winkelstellungssignalen des Generators zu ermitteln,
eine Bezugsstellungssignal-Ausgabeschaltung, die ein Bezugsstellungssignal abgibt, wenn der erste oder der zweite Zähler die Periode mit dem ungleichen Abstand ermittelt, und
eine f/K-Frequenzteilerschaltung, die für die Zähler ein Rückswärtszähltaktsignal erzeugt, für das Taktsignale mit Frequenzen f/2 und f/3, die durch Teilen der Frequenz des Vorwärtszähltaktsignals für die Zähler durch "2" und "3" erhalten werden, abwechselnd n-mal und (N - n)-mal wiederholt werden, wobei n und N ganze Zahlen sind, die der Gleichung {2n + 3(N - n)}/N = K genügen.

Der Winkelstellungssignalgenerator erzeugt synchron mit der Drehung einer Kurbelwelle oder einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine eine Impulsfolge aus Winkelstellungssignalen mit gleichen Perioden, die jeweils ein Signal hohen Pegels und ein Signal niedrigen Pegels enthalten, und ein Winkelstellungssignal mit ungleichen Intervallen entsprechend der Bezugswinkelstellung der Winkelstellungssignale mit den gleichen Perioden der Impulsfolge.

Von dem ersten Vorwärts/Rückwärts-Zähler werden im Ansprechen auf das von dem Generator erzeugte Winkelstellungssignals Taktimpulse hochgezählt und heruntergezählt. Aus den Winkelstellungssignalen wird durch Vergleichen des Zeitverhältnisses der vorangehenden Periode zu der gegenwärtigen Periode mit dem vorgegebenen Wert K eine Periode mit ungleichem Intervall ermittelt. Von dem zweiten Vorwärts/Rückwärts-Zähler werden die Taktimpulse mit einer Phasendifferenz in bezug auf den ersten Zähler hochgezählt und heruntergezählt, die einer Periode des Winkelstellungssignals entspricht. Durch Vergleichen des Zeitverhältnisses der vorangehenden Periode zu der gegenwärtigen Periode mit dem vorgegebenen Wert K wird aus den von dem Generator erzeugten Winkelstellungssignalen eine Periode mit ungleichem Intervall bzw. Tastverhältnis ermittelt. Wenn der erste oder der zweite Zähler die Periode mit dem ungleichen Intervall bzw. Tastverhältnis ermittelt, gibt die Bezugsstellungssignal- Ausgabeschaltung ein Bezugstellungssignal ab. Infolgedessen ergibt sich der Vorteil, dass mit einer einfachen Anordnung eine durch Ungenauigkeiten der Kontur des Rotors oder eine durch ungleichmäßige Drehung verursachte Änderung der Signalperiode verursachte fehlerhafte Erfassung der Bezugsstellung zwangsläufig verhindert werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist ein schematisches Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Winkelstellungs- Erfassungseinrichtung.

Fig. 2 ist ein Kurvenformzeitdiagramm für die Erläuterung der Funktion der Einrichtung nach Fig. 1.

Fig. 3 ist ein ausführliches Schaltbild einer 1:K- Frequenzteilerschaltung in der Einrichtung nach Fig. 1.

Fig. 4 ist ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Funktion der Schaltung nach Fig. 3.

Fig. 5 ist ein ausführliches Schaltbild einer anderen 1:K- Frequenzteilerschaltung in der Einrichtung nach Fig. 1.

Fig. 6 ist ein Zeitdiagramm von Signalkurvenformen an Schaltungsteilen nach Fig. 5.

Gemäß Fig. 1 sind an dem Außenumfang eines Rotors 2, der an einer Kurbelwelle oder Nockenwelle 1 einer (nicht dargestellten) Brennkraftmaschine befestigt ist, 34 Zähne 2a in gleichen Abständen für jeden Kurbelwinkel von 10° sowie an einer Bezugsstelle eine Zahnlücke 2b ausgebildet, in welcher zwei aufeinanderfolgende Zähne weggelassen sind. Ein Dre hungssensor 3 enthält einen elektromagnetischen Aufnehmer, der den Zähnen 2a des Rotors gegenübergesetzt ist. Der Aufnehmer kann ein Halleffektsensor oder ein optischer Sensor sein. Eine Impulsformerschaltung 4 formt zum Erzeugen eines Winkelstellungssignals das Ausgangssignal des Dre hungssensors 3 zu einer Rechteckwelle um. Diese Bauteile bilden einen Winkelstellungssignalgenerator.

Eine Abfrageschaltung 5 trägt die Rechteckimpulse aus der Impulsformerschaltung 4 entsprechend einem Bezugstaktsignal mit einer Frequenz f aus einem Oszillator 8 ab, der nachfol gend beschrieben wird. Ein Winkelstellungssignal-Frequenz teiler 6 teilt die Frequenz der abgefragten Rechteckimpulse. Ein Anstiegsflankendetektor 7 mit einer monostabilen Kipp stufe oder einem Flipflop und dergleichen erzeugt bei jedem Anstieg des Rechtecksignals einen Impuls mit einer bestimm ten Zeitdauer.

Der Oszillator 8 erzeugt das Bezugstaktsignal. Die Frequenz f des Bezugstaktsignals wird derart festgelegt, daß sie ausreichend höher ist als diejenige der Rechtecktimpulse. Ein 1:K-Frequenzteiler 9 setzt das Bezugstaktsignal in Impulse mit einer Frequenz f/K um, wobei K einem Vergleichs wert für das Bestimmen der Zahnlücke 2b der Zähne 2a des Rotors 2 entspricht. Mit 15 ist ein Inverter bezeichnet und mit 11 bis 16 sind UND-Glieder bezeichnet.

Ein erster und ein zweiter Vorwärts/Rückwärts-Zähler 17 und 18 haben gleiche Funktion. Bei diesem Ausführungsbeispiel zählt jeder Zähler jeweils hoch bzw. herunter, wenn an seinen Anschluß U bzw. D ein Taktsignal eingegeben wird; der Zählstand wird auf "0" rückgesetzt, wenn an einem Anschluß R ein Signal hohen Pegels eingegeben wird, und an einem Borgü bertrag-Anschluß "BORROW" wird ein Signal hohen Pegels abgegeben, wenn der Zählstand negativ wird (Vorwärtszählwert < Rückwärtszählwert).

Eine Bezugsstellungssignal-Ausgabeschaltung 19 besteht aus einem ODER-Glied, das eine logische ODER-Verknüpfung der Ausgangssignale aus den "BORROW"-Anschlüssen des ersten und zweiten Zählers 17 und 18 vornimmt.

Unter Bezugnahme auf das Zeitdiagramm in Fig. 2 wird nun die Funktion der auf diese Weise gestalteten Winkelstellungs- Erfassungseinrichtung erläutert. Der nahe an dem Rotor 2 angebrachte Drehungssensor 3 erzeugt bei der Drehung des Rotors 2 ein elektrisches Signal. Das Ausgangssignal des Drehungssensors 3 wird durch die Impulsformerschaltung 4 in Rechteckimpulse umgeformt. Die Rechteckimpulse sind in 1:1- Übereinstimmung zu dem Eingangssignal der Impulsformerschal tung 4, so daß durch jede Impulsanstiegsflanke eine bestimm te Winkelstellung der Welle 1 angegeben ist.

Eine Kurve 100 in Fig. 2 stellt die Abwicklungskontur der Zähne des Rotors 2 dar. Zum Erzeugen eines Signals für die Bezugswinkelstellung der Welle 1 hat der Rotor 2 an dessen Bezugswinkelstellung die Zahnlücke 2b, in der die Zähne 2a weggelassen sind. Wenn der Teilungsabstand der Zähne 2a an dem Umfang außerhalb der Bezugsstelle und der Teilungsab stand an der Zahnlücke 2b an der Bezugsstelle jeweils mit T(i - 1) und Ti bezeichnet sind, werden die Teilungsabstände derart festgelegt, daß Ti/T(i - 1) < K ist, wobei K ein Zahn lücken-Bestimmungswert ist, der größer als 1 ist.

Die bei der Drehung des Rotors 2 erzeugten Rechteckimpulse werden aus der Impulsformerschaltung 4 ausgegeben und sind in Fig. 2 als Kurve 101 dargestellt. Dieses Signal wird in die Abfrageschaltung 5 eingegeben, durch die es entsprechend dem aus dem Oszillator 8 zugeführten Taktsignal mit der Frequenz f abgefragt wird und zu einem Signal 102 nach Fig. 2 wird, das mit diesem Taktsignal synchronisiert ist. Die Frequenz f ist derart vorbestimmt, daß sie ausreichend höher als die Frequenz des Signals 101 und aus reichend hoch ist, das Signal 101 nach der Abfrage zu reproduzieren.

Ein Signal 103 nach Fig. 2, das durch Teilung der Frequenz des Signals 102 durch "2" mittels des Winkelstellungssignal- Frequenzteilers 6 erhalten wird, und ein Signal 105 nach Fig. 2, das an der Anstiegsflanke des Signals 103 durch den Anstiegsflankendetektor 7 erzeugt wird, werden an das UND- Glied 11 angelegt, in der das logische Produkt der beiden Signale gebildet wird. Ein Ausgangssignal 106 nach Fig. 2 aus dem UND-Glied 11 wird in den Rücksetzanschluß R des ersten Vorwärts/Rückwärts-Zählers 17 eingegeben. Auf ähnli che Weise werden ein Signal 104 nach Fig. 2, das durch Phasenumkehr des Signals 103 durch den Inverter 10 erhalten wird, und das Signal 105 in das UND-Glied 12 eingegeben, in dem das logische Produkt der beiden Signale gebildet wird, und ein Ausgangssignal 107 nach Fig. 2 aus dem UND-Glied 12 wird in den Rücksetzanschluß R des zweiten Vorwärts/Rück wärts-Zählers 18 eingegeben. D. h., der erste und der zweite Zähler 17 und 18 wird bei jeder zweiten Periode des Winkel stellungssignals 102 mit einer Phasendifferenz von einer Periode zwischen den Zählern rückgesetzt.

Es werden nun die Funktionen des ersten und des zweiten Zählers 17 und 18 beschrieben. Die Zeiten der Taktsignale an dem ersten und zweiten Zähler 17 und 18 sind in Fig. 2 als 110 bis 113 dargestellt. Die Signale 110 bis 113 sind je weils ein Vorwärtszähltaktsignal für den ersten Zähler 17, ein Rückwärtszähltaktsignal für den ersten Zähler 17, ein Vorwärtszähltaktsignal für den zweiten Zähler 18 und ein Rückwärtszähltaktsignal für den zweiten Zähler 18.

Durch die Funktion der UND-Glieder 13 bis 16 wird den Vor wärtszählanschlüssen aus dem Oszillator 8 ein Taktsignal 108 nach Fig. 2 mit der Frequenz f und den Rückwärtszählan schlüssen ein Taktsignal 109 nach Fig. 2 mit der durch den 1:K-Frequenzteiler 9 geteilten Frequenz f/K zugeführt. Infolgedessen führen in Anbetracht der Funktion der Zähler sowie des Rücksetzsignals der erste und der zweite Zähler 17 und 18 für eine Periode des Winkelstellungssignals die Hochzählung mit dem Taktsignal mit der Frequenz f und dann über die nächste Periode eine Herunterzählung aus und werden unmittelbar nach beendeter Herunterzählung auf den Zählstand "0" rückgesetzt.

Die Funktion der UND-Glieder 13 bis 16 ermöglicht es, daß der erste und dar zweite Zähler 17 und 18 den vorstehend beschriebenen Betriebsvorgang mit einer Phasendifferenz ausführen, die einer Periode des Winkelstellungssignals 102 entspricht. D. h., der erste Zähler 17 zählt hoch, während der zweite Zähler 18 herunterzählt (114 und 115 in Fig. 2). Die Anzahlen der in den ersten und zweiten Zähler 17 und 18 während der gleichen Zeitspanne eingegebenen Taktimpulse sind derart festgelegt, daß an den Zähnen 2a des Rotors 2 mit dem gleichen Teilungsabstand immer die Beziehung Vor wärtszählstand < Rückwärtszählstand eingehalten ist, da der Vorwärtszählstand K-mal größer ist als der Rückwärtszähl stand. Daher wird der Zählstand nach beendetem Abwärtszählen niemals negativ. Infolgedessen wird von keinem der Zähler 17 und 18 über den "BORROW"-Anschluß ein Signal abgegeben.

Da an der Zahnlücke 2b des Rotors 2 die vorangehend genannte Beziehung Ti/T(i - 1) < K gilt, zählt einer der Zähler 17 und 18 an der Zahnlücke um einen Zählstand herunter, der größer als der unmittelbar vor der Zahnlücke gezählte Vorwärtszähl stand ist. D. h., da zu diesem Zeitpunkt der Zählstand nega tiv wird, wird aus dem "BORROW"-Anschluß des Zählers ein Signal 116 nach Fig. 2 ausgegeben. Da gemäß den vorangehen den Ausführungen die Zahnlücke 2b an der Bezugsstelle des Rotors 2 angeordnet ist, wird durch das Signal 116 die Bezugsstellung erfaßt.

Der Grund für die Verwendung von zwei Vorwärts/Rückwärts- Zählern 17 und 18 ist folgender: Zum Erfassen der Zahnlücke 2b ist es erforderlich, daß der Vorwärts/Rückwärts-Zähler an der Zahnlücke 2b herunterzählt. Im Anfangszustand ist jedoch die Lage der Zähne 2a des Rotors 2 unbestimmt. D. h., es ist die Anzahl der Zähne unbestimmt, die an dem Sensor vorbei laufen, bis die Zahnlücke 2b den Sensor erreicht. Da bei der Verwendung eines einzigen Zählers die Zählung mit dem Hoch zählen beginnt, muß an der Zahnlücke nicht unbedingt das Herunterzählen erfolgen. Daher kann die Zahnlücke nicht erfaßt werden. Erfindungsgemäß kann jedoch die Zahnlücke zwangsläufig erfaßt werden, da mit Sicherheit an der Zahn lücke einer der beiden Vorwärts/Rückwärts-Zähler herunter zählt.

Da bei diesem Ausführungsbeispiel das Verhältnis der der Zahnlücke und den Zähnen mit gleichem Teilungsabstand entsprechenden Perioden gemessen wird, wird das Problem bei dem Stand der Technik, nämlich die Möglichkeit einer infolge von Signalperiodenänderungen, die durch Ungenauigkeiten der Kontur des Rotors 2 (des Verhältnisses von Vertiefungen zu Vorsprüngen) verursacht sind, und/oder durch ungleichmäßige Drehung verursachte Änderungen der induzierten Spannung falschen Erfassung der Zahnlücke ausgeschaltet. Durch das Verwenden von zwei Vorwärts/Rückwärts-Zählsystemen wird zwangsläufig das Erfassen der Zahnlücke erreicht.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird nun der 1:K-Frequenzteiler 9 ausführlich beschrieben. Ein 1:3-Frequenzteiler 901 teilt die Frequenz f des Signals aus dem Oszillator 8 auf f/3. Ein 1:2-Frequenzteiler 902 teilt die Frequenz f des Signals aus dem Oszillator 8 auf f/2. Ein Zähler 903 zählt ein an einen Taktanschluß eingegebenes Taktsignal. Eine Taktwählschaltung 904 enthält UND-Glieder 904a und 904b, einen Inverter 904c und ein ODER-Glied 904d.

Die Funktion des auf diese Weise gestalteten 1:K-Frequenz teilers wird unter Bezugnahme auf das Zeitdiagramm in Fig. 4 beschrieben. Aus dem Oszillator 8 wird in den 1:3-Frequenz teiler 901 und in den 1:2-Frequenzteiler 902 das in Fig. 4(a) dargestellte Vorwärtszähltaktsignal mit der Frequenz f eingegeben. Die jeweiligen Ausgangssignale mit den Frequen zen f/3 und f/2 aus den Frequenzteilern 901 und 902 werden in die Taktwählschaltung 904 eingegeben, um ein Rückwärts zähltaktsignal f_D gemäß Fig. 4(b) zu erzeugen. Die Taktwähl schaltung 904 wird durch ein Ausgangssignal Qn des Zählers 903 gesteuert. Wenn das Ausgangssignal Qn jeweils den Pegel "1" bzw. "0" hat, wird von der Taktwählschaltung 904 ein Ausgangssignal mit der Frequenz f/2 bzw. f/3 abgegeben.

Der Zähler 903 ist derart gestaltet, daß er das Abwärtszähl taktsignal f_D zählt und vom Rücksetzen des Zählstands auf "0" bis zu dem Zählstand n - 1 das Ausgangssignal Qn mit dem Pegel "1" und bei dem Zählstand von n bis N - 1 das Ausgangs signal Qn mit dem Pegel "0" erzeugt. Der Bestimmungswert K wird nach folgender Gleichung festgelegt:

{2xn + 3x(N - n)}/N = K

wobei n und N ganze Zahlen sind.

Daher genügt es, im Falle von K = 2,4 als n und N ganze Zahlen zu bestimmen, die folgender Gleichung genügen:

{2xn + 3x(N - n)}/N = 2,4

D. h., es genügt, n = 3 und N = 5 zu wählen oder n auf einen der Wert 5, 4, 3, 2, 1 und 0 zu verändern, um K = 2,0, K = 2,4, K = 2,6, K = 2,8 bzw. K = 3,0 zu erreichen (falls es nicht erforderlich ist, n zu verändern, kann natürlich n auf einen der Werte 5, 4, 3, 2, 1 oder 0 festgelegt werden). Zum Erhalten von K = 2,1 genügt es, n = 9 und N = 10 zu wählen. Zum Verändern von K von 2,0 bis 3,0 in Stufen von 0,1 wird N = 10 fest eingestellt und n auf einen der Werte 9 bis 0 geändert.

Fig. 5 zeigt ein anderes Beispiel für den 1:K-Frequenzteiler 9 zum Erhalten von K = 2,4. Zähler 905 und 906 sind derart gestaltet, daß an einem Ausgang Q₀ ein Signal mit dem Pegel "1" erzeugt wird, wenn an einen Nullstellanschluß bzw. Rücksetzanschluß RESET ein Signal angelegt wird, und jedes mal dann, wenn an einen Taktanschluß CK ein Taktsignal angelegt wird, das Signal mit dem Pegel "1" aufeinanderfol gend in der Reihenfolge Q₁, Q₂, Q₃, Q₄ und Q₅ der Ausgänge versetzt wird. An den Takteingang CK des Zählers 905 wird ein Vorwärtszähltaktsignal f angelegt. Die Ausgänge Q₂ und Q₃ des Zählers 905 sind jeweils mit einem der Eingänge der UND-Glieder 904a und 904b der Taktwählschaltung 904 verbun den. Der Ausgang des ODER-Glieds 904d der Taktwählschaltung 904 ist mit dem Rücksetzeingang RESET des Zählers 905 ver bunden. An den Ausgängen Q₂ und Q₃ des Zählers 905 werden jeweils Ausgangssignale mit Frequenzen erzeugt, die durch Teilen der Frequenz des Vorwärtszähltaktsignals f durch 2 bzw. 3 erhalten werden. An dem Ausgang Q₁ wird das Rück wärtszähltaktsignal mit der Frequenz f/K erhalten. Die Ausgänge Q₀, Q₁ und Q₂ des Zählers 906 sind mit drei Eingän gen eines ODER-Glieds 907 mit sechs Eingängen verbunden. Der Ausgang Q₅ des Zählers 906 ist mit dem Rücksetzeingang RESET des Zählers 906 verbunden. Der Ausgang des ODER-Glieds 907 ist mit dem anderen Eingang des UND-Glieds 904b und mit dem Eingang des Inverters 904c verbunden. Das ODER-Glied 907 und der Zähler 906 führen die Funktion des Zählers 903 nach Fig. 3 aus. Die Fig. 6 zeigt die Kurvenformen von Signalen an Teilen der Schaltung nach Fig. 5. Die Schaltung nach Fig. 5 erzeugt für die Rückwärtszählung Ausgangsimpulse mit der geteilten Frequenz f/K, die mit denjenigen aus der Schaltung nach Fig. 3 identisch sind.

Die Ausgänge Q₃, Q₄ und Q₅ des Zählers 906 können mit den restlichen drei Eingängen des ODER-Gliedes 907 mit den sechs Eingängen verbunden werden. Durch geeignetes Wählen der Verbindungen zwischen den Ausgängen Q₀ bis Q₅ des Zählers 906 und den sechs Eingängen des ODER-Glieds 907 ist es mög lich, N = 5 festzulegen und n auf einen der Werte 5, 4, 3, 2, 1 und 0 zu verändern. Dies ermöglicht das geeignete Wählen von K auf einen der Werte 2,0, 2,2, 2,4, 2,6, 2,8 und 3,0.

Obgleich bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbei spielen als Winkelstellungssignal-Frequenzteiler 6 ein 1:2- Frequenzteiler verwendet wird, kann dann, wenn die Winkel teilung für das Erzeugen des Winkelstellungssignals feiner gewählt wird, ein 1:n-Frequenzteiler eingesetzt werden, wobei n eine ganze Zahl größer als "2" ist.

Gemäß den vorstehenden Ausführungen erzeugt erfindungsgemäß der Drehungs- bzw. Winkelstellungssignalgenerator synchron mit der Drehung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine eine Impulsfolge aus Winkelstellungssignalen mit gleichen Peri oden, die jeweils ein Signal hohen Pegels und ein Signal niedrigen Pegels umfassen, sowie ein Winkelstellungssignal mit ungleichen Pegelintervallen, das der Bezugswinkelstel lung der Winkelstellungssignale mit den gleichen Perioden der Impulsfolge entspricht.

Durch den ersten Vorwärts/Rückwärts-Zähler werden während jeder Periode des von dem Generator erzeugten Winkelstel lungssignals im Ansprechen auf dieses Taktimpulse hochge zählt und heruntergezählt. Aus den Winkelstellungssignalen wird durch Vergleichen des Zeitverhältnisses der vorangehen den Periode zu der gegenwärtigen Periode mit dem vorgegebe nen Wert K eine Periode mit ungleichen Pegelintervallen bestimmt. Die Taktimpulse werden von dem Vorwärts/Rückwärts- Zähler mit der Phasendifferenz in bezug auf den ersten Zähler hochgezählt und heruntergezählt, die einer Periode des Winkelstellungssignals entspricht. Aus den von dem Generator erzeugten Winkelstellungssignalen wird durch Vergleichen des Zeitverhältnisses der vorangehenden Periode zu der gegenwärtigen Periode mit dem vorgegebenen Wert K eine Periode mit ungleichen Pegelintervallen bestimmt. Wenn einer der Zähler die Periode mit den ungleichen Pegelinter vallen ermittelt, wird von der Ausgabeschaltung das Bezugs stellungssignal abgegeben. Infolgedessen besteht der Vor teil, daß mittels einer einfachen Anordnung eine fehlerhafte Bezugsstellungserfassung verhindert ist, die durch Ungenau igkeiten der Rotorkontur und/oder durch ungleichmäßige Drehung entstehende Änderungen der Signalperiode verursacht sein könnte.

Es wird für eine Brennkraftmaschine eine Einrichtung be schrieben, die mit einer einfachen Anordnung das genaue Erfassen der Winkelstellung ohne Beeinflussung durch Ände rungen der Winkelstellungssignalperiode ermöglicht, die durch Ungenauigkeiten der Kontur eines Rotors und/oder Änderungen der Drehzahl verursacht sind. Im Ansprechen auf eine Impulsfolge aus einem Drehungssensor werden von Vor wärts/Rückwärts-Zählern Taktimpulse hochgezählt und herun tergezählt, um eine Information über ungleiche Signalpegel intervalle in der Impulsfolge zu erhalten, die einer Bezugs stellung entsprechen. Durch einen Frequenzteiler wird die Frequenz des Winkelstellungssignals geteilt. Die Taktimpulse werden von dem ersten und zweiten Zähler innerhalb von zwei Perioden des Winkelstellungssignals hochgezählt und herun tergezählt. Es wird abwechselnd jeweils während einer Peri ode des Winkelstellungssignals hochgezählt bzw. herunterge zählt, um gemäß einem der Ermittlungsausgangssignale aus den Zählern die Bezugswinkelstellung zu bestimmen.

Claims

1. Einrichtung zum Erfassen einer Winkelstellung in einer Brennkraftmaschine, mit einem Winkelstellungssignal- Generator, der eine Impulsfolge von Winkelstellungssignalen mit gleichen Perioden mit Ausnahme einer einer Bezugswin kelstellung entsprechenden Periode mit ungleichen Inter vallen erzeugt, wobei jede Periode ein Signal hohen Pegels und ein Signal niedrigen Pegels enthält, gekennzeichnet durch
einen ersten Vorwärts/Rückwärts-Zähler (17), der im Ansprechen auf die Winkelstellungssignale (101) aus dem Generator (2 bis 4) jeweils abwechselnd erste Taktimpulse (108) von Vorwärtszähltaktsignalen hoch zählt und zweite Taktimpulse (109) von Rückwärtszähltaktsignalen herunter zählt, um aus den Winkelstellungssignalen (101) aus dem Generator durch Vergleich eines zeitlichen Verhältnisses einer vorangehenden Periode zu einer gegenwärtigen Periode mit einem vorgegebenen Wert K die Periode (Ti) mit den ungleichen Intervallen zu erfassen,
einen zweiten Vorwärts/Rückwärts-Zähler (18), der mit einer Phasendifferenz gegenüber dem Zählvorgang des ersten Vorwärts/Rückwärts-Zählers (17), die einer Periode (T(i - 1)) der Winkelstellungssignale (101) entspricht, jeweils abwechselnd die ersten Taktimpulse (108) hochzählt und die zweiten Taktimpulse (109) herunterzählt, um durch Vergleichen des zeitlichen Verhältnisses der vorangehenden Periode zu der gegenwärtigen Periode mit dem vorgegebenen Wert K aus den Winkelstellungssignalen (101) aus dem Generator (2 bis 4) die Periode (Ti) mit den ungleichen Intervallen zu erfassen,
eine Ausgabeschaltung (19), die ein Bezugswinkelstel lungssignal abgibt, wenn der erste oder der zweite Vorwärts/Rückwärts-Zähler (17, 18) die Periode (Ti) mit den ungleichen Intervallen erfasst, und
eine f/K-Frequenzteilerschaltung (9), die für die Vorwärts/Rückwärts-Zähler (17, 10) die Rückwärtszähltakt signale dadurch erzeugt, dass Taktsignale mit den Fre quenzen f/2 und f/3, die durch Teilen der Frequenz f der ersten Taktimpulse (108) durch 2 und 3 erhalten werden, abwechselnd n-mal und (N - n)-mal wiederholt werden, wobei n und N ganze Zahlen sind, die der Beziehung {2n + 3(N - n}/N = K genügen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Winkelstellungssignal-Frequenzteiler (6) vor gesehen ist, der zum Erzeugen eines frequenzgeteilten Ausgangssignals (103) mit abwechselnd hohem und niedrigem Pegel die Frequenz des Winkelstellungssignals (101) durch n teilt, wobei n eine ganze Zahl größer als 1 ist,
der erste Vorwärts/Rückwärts-Zähler (17) während des hohen Pegels der Ausgangssignale (103)des Frequenzteilers (6) jeweils die ersten Taktimpulse (108) hochzählt und während des niedri gen Pegels die zweiten Taktimpulse (109) herunterzählt,
der zwei te Vorwärts/Rückwärts-Zähler (18) während des niedrigen Pegels der Ausgangssignale (103) des Frequenzteilers (6) jeweils die ersten Taktimpulse (108) hochzählt und während des hohen Pegels die zweiten Taktimpulse (109) herunterzählt,
eine erste Rücksetzeinrichtung (7, 11) vorgesehen ist, die den ersten Vorwärts/Rückwärts-Zähler (17) im Ansprechen auf eine logische UND-Verknüpfung (11) einer Flanke des Winkelstellungssignals (101) aus dem Generator (2 bis 4) mit dem Ausgangssignal (103) des Frequenzteilers (6) rücksetzt, und
eine zweite Rücksetzeinrichtung (7, 10, 12) vorgesehen ist, die den zweiten Vorwärts/Rückwärts-Zähler (18) im Ansprechen auf eine logische UND-Verknüpfung (12) der Flanke des Winkelstellungssignals (101) mit dem invertierten Ausgangssignal (104) des Frequenzteilers (6) rücksetzt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die f/K-Frequenzteilerschaltung (9) einen Frequenzteiler (902), der die Frequenz f der Vorwärtszähl taktsignale durch "2" teilt, um das Taktsignal mit der Frequenz f/2 zu erzeugen,
einen Frequenzteiler (901), der die Frequenz f der Vorwärtszähltaktsignale durch "3" teilt, um das Taktsignal mit der Frequenz f/3 zu erzeugen,
eine an die beiden Frequenzteiler (901, 902) ange schlossene Taktwähleinrichtung (904), die abwechselnd im Ansprechen auf die jeweiligen Taktsignale in einer vorge gebenen Periode die Rückwärtszähltaktsignale erzeugt, und
eine Steuereinrichtung (903) aufweist, die zum Er zeugen der Rückwärtszähltaktsignale, die sich mit der vorgegebenen Periode abwechseln, die Taktwähleinrichtung (904) entsprechend dem Rückwärtszähltaktsignal zur Abgabe eines Rückwärtszähltaktsignals mit jeweils f/2 und f/3 während des Zählens von (n - 1) bzw. (N - n) Rückwärtszähltakt signalen steuert, wobei die Steuereinrichtung (903) durch N Rückwärtszähltaktsignale rückgesetzt wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die f/K-Frequenzteilerschaltung (9)
eine erste Zählschaltung (905), die im Ansprechen auf eine vorgegebene Anzahl von Vorwärtszähltaktsignalen mit der Frequenz f aufeinanderfolgend ein erstes bis drittes Ausgangsimpulssignal erzeugt,
eine zweite Zählschaltung (906), die im Ansprechen auf eine bestimme Anzahl der ersten Ausgangsimpulssignale, die das Rückwärtszähltaktsignal bilden, aufeinanderfolgend mehrere Gruppen von Ausgangssignalen erzeugt und rücksetzt,
eine ODER-Einrichtung (907), die eine logische Summe der Ausgangssignale einer vorbestimmten Gruppe der mehreren Gruppen bildet, und
eine Signalschalteinrichtung (904) aufweist, die die erste Zählschaltung (905) im Ansprechen auf das zweite Aus gangsimpulssignal der ersten Zählschaltung (905) und das Ausgangssignal der ODER-Einrichtung (907) oder im Anspre chen auf das dritte Ausgangsimpulssignal der ersten Zähl schaltung (905) und das invertierte Ausgangssignal der ODER-Einrichtung (907) rücksetzt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ODER-Einrichtung (907) eine Einrichtung zum Wählen irgendeiner anderen Gruppe der Ausgangssignale aus den mehreren Gruppen anstelle der vorbestimmten Gruppe für die Ausgabe der logischen Summe enthält.

6. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (5) zum Abfragen der Winkelstellungssignale (101) mit einer Frequenz (f), die ausreichend höher als diejenige der Winkelstellungssignale (101) aus dem Generator (2 bis 4) ist, wobei die Vorwärts/ Rückwärts-Zähler (17, 18) die ersten bzw. zweiten Taktim pulse im Ansprechen auf die abgefragten Winkelstellungs signale (102) hochzählen bzw. herunterzählen.