EP0234227B1 - Vorrichtung zum Regeln einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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EP0234227B1
EP0234227B1 EP87100490A EP87100490A EP0234227B1 EP 0234227 B1 EP0234227 B1 EP 0234227B1 EP 87100490 A EP87100490 A EP 87100490A EP 87100490 A EP87100490 A EP 87100490A EP 0234227 B1 EP0234227 B1 EP 0234227B1
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EP
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components
signal generator
sickle
combustion engine
nose
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EP0234227A2 (de
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Heinz Dipl.-Ing. Decker
Richard Dipl.-Ing. Schleupen
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P7/00—Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices
    • F02P7/06—Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices of circuit-makers or -breakers, or pick-up devices adapted to sense particular points of the timing cycle
    • F02P7/067—Electromagnetic pick-up devices, e.g. providing induced current in a coil
    • F02P7/0675—Electromagnetic pick-up devices, e.g. providing induced current in a coil with variable reluctance, e.g. depending on the shape of a tooth

Definitions

  • the invention is based on a device according to the preamble of claims 1 and 2.
  • sensor systems for detecting the angular position of a shaft of the internal combustion engine, in particular the crankshaft or the camshaft.
  • Such systems are designed, for example, as segment systems in which sensor disks rotate with the shaft, the circumference of which is provided with a number of segments proportional to the number of cylinders of the internal combustion engine, ie elongated marked areas.
  • the number of segments is half the number of cylinders.
  • the number of segments is equal to the number of cylinders, since it is known that the crankshaft rotates at twice the speed of the camshaft.
  • Each segment is assigned to one (when the crankshaft is detected two) cylinder (s) of the internal combustion engine, and every ignition or injection process is controlled depending on the passage of the associated segment.
  • the leading edge of the segment is recognized in a stationary receiving element and the control processes for the internal combustion engine are triggered by suitable time control over the entire segment length.
  • segment systems with segments of the same size have the disadvantage that it is not possible to assign them sufficiently for a distributor-free or two-circuit (eg eight-cylinder engine) high-voltage distribution.
  • encoder disk is required depending on the number of cylinders.
  • these encoder disks also differ from one vehicle type to another. This means that a large number of different encoder disks is required, which complicate both the manufacture and the storage.
  • a device for controlling internal combustion engines in which a control signal is generated with the aid of first components in a coil.
  • the components are arranged on a rotor and cause a control signal in the coil assigned as a pickup.
  • This control signal is dependent on the speed of rotation of the rotor and thus of the components.
  • a second component is arranged on the rotor, which is assigned to a separate pickup having a coil.
  • a control signal is generated in order to correct the speed-dependent size of the control signal of the first component.
  • Both components are arranged on the rotor, but work completely separately from each other with their own sensors. Furthermore, the document does not contain any references to the construction of modular systems for the formation of components with and without marking tasks.
  • the device according to the invention with the characterizing features of claims 1 and 2 has the advantage that a modular system can be built for different types of vehicles and different numbers of cylinders. Depending on the number of cylinders of the internal combustion engine, segments can be arranged on a uniform encoder disk.
  • the device is particularly simple since the same components can be assembled. The device can thus be used for several different systems.
  • FIG. 1 shows a basic illustration of an encoder disc with arranged segments
  • FIG. 2 shows a one-part segment before and after the removal.
  • 10 denotes an encoder disk which rotates with the crankshaft or the camshaft of an internal combustion engine.
  • two components 11, 12 are arranged which are operatively connected to a spatially fixed receiving element 13.
  • the type of interaction of the components 11, 12 with the receiving element 13 can be very different.
  • the components 11, 12 can be punched out of ferromagnetic sheet metal or made of cast iron, and an inductive sensor is used as the receiving element 13, which already has a magnetic flux in the idle state.
  • Both components 11, 12 are of equal length and are diametrically opposite. Furthermore, the components 11, 12 consist of a sickle 14 or 14a and a nose 15 or 15a with steeply falling flanks, both of which are then arranged one behind the other in the circumferential direction of the encoder disk 10.
  • the sickle and the nose are two separate parts that differ depending on component 11 or 12 are arranged to each other.
  • the sickle 14 and the sickle 14a are thus of the same design and are labeled with different numbers only for the purpose of illustration. The same applies to the noses 15, 15a.
  • only two parts (sickle, nose) need to be manufactured in order to build up the different components 11 and 12.
  • the sickle 14 is arranged in such a way that the inclined plane of the sickle 14, ie the side facing the circumference of the encoder disk 10 or the receiving element 13, rises against the direction of rotation of the encoder disk.
  • the nose 15 is arranged at the foot of the sickle 14, ie at the outlet of the inclined plane.
  • the nose 15 and the sickle 14 must connect directly to one another to avoid false impulses. Furthermore, the nose 15 and the sickle 14 have the same overall height.
  • the nose 15a faces the center of the encoder disk 10. Furthermore, the sickle 14a is displaced such that the side of the component 12 facing the circumference of the sensor disk 10 has a circular contour. The center of this contour coincides with the center of the encoder disc 10. This circular contour is achieved by moving the outlet of the sickle 14 from the base of the nose 15 to its head. It can be seen that the head of the nose 15 must also be circular. The head of the nose 15 must fit seamlessly into the contour of the component 12. It therefore has the same radius as the inclined plane of the sickle 14. Thus, it is possible to selectively assemble both components 11 and 12 with a uniform sickle 14 and a nose 15. It is therefore easy to build a modular system. However, the unbalance ratios due to the different center of gravity ratios and the centrifugal forces thus acting on the components 11, 12 must be taken into account. The calculated unbalance must always be zero.
  • the encoder disc is attached to the crankshaft of an internal combustion engine, and is therefore suitable for controlling four-cylinder engines. If the encoder disc 10 is to be used for an internal combustion engine with eight cylinders, then three components 12 and one component 11 are to be arranged on the encoder disc at equal angular distances. A nose 15 is only necessary once for the assignment of the pulses to the individual cylinders.
  • the component 11 in one piece, as shown in FIG.
  • the nose 15b and the sickle 14b are thus firmly connected to one another.
  • the nose 15b must be removed up to the sickle outlet while maintaining the circular contour of the sickle part. This can e.g. done by milling.
  • the length of the component must not be changed.
  • the receiving element 13 first detects the front flank of the component 12, for example the component 12.
  • the ignition process can then be triggered, for example, between the start of component 12 and an n angular position corresponding to the rear flank of nose 15a.
  • the signals generated by the components 11, 12, 15 and 15a in the receiving element 13 are fed to a control circuit for the ignition, injection and the like of the motor vehicle. It is therefore an exact assignment the ignition pulses for a distributor-free high-voltage distribution possible with a single encoder, the precise mode of operation of which is generally known and is therefore not described in more detail here.

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Description

  • Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2. Bei Vorrichtungen zum Regeln einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere der Zündung, Einspritzung und dergleichen, ist es bekannt, Sensorsysteme zur Erfassung der Winkelstellung einer Welle der Brennkraftmaschine, insbesondere der Kurbelwelle oder der Nockenwelle einzusetzen. Solche Systeme sind z.B. als Segmentsysteme ausgebildet, bei denen Geberscheiben mit der Welle umlaufen, die an ihrem Umfang mit einer zur Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine proportionalen Anzahl von Segmenten, d.h. langgestreckten markierten Bereichen, versehen sind. Bei der Erfassung der Winkelstellung der Kurbelwelle beträgt die Anzahl der Segmente dabei die Hälfte der Zylinderanzahl. Bei Erfassung der Winkelstellung der Nockenwelle ist die Anzahl der Segmente gleich der Zylinderanzahl, da die Kurbelwelle bekanntlich mit der doppelten Drehzahl der Nockenwelle umläuft. Dabei ist jedes Segment einem (bei Erfassung der Kurbelwelle zwei) Zylinder(n) der Brennkraftmaschine zugeordnet, und jeder Zündungs- bzw. Einspritzvorgang mit in Abhängigkeit vom Vorbeilaufen des zugehörigen Segmentes gesteuert. In einem ortsfesten Aufnahmelement wird die Vorderflanke des Segmentes erkannt und durch geeignete Zeitsteuerung über die gesamte Segmentlänge werden die Steuervorgänge für die Brennkraftmaschine ausgelöst. Segmentsysteme mit gleich großen Segmenten haben demgegenüber den Nachteil, daß keine für eine verteilerlose oder Zweikreis- (z.B. Achtzylindermotor) Hochspannungsverteilung ausreichende Zuordnung möglich ist. Weist eines der Segmente eine Markierungsmöglichkeit auf, so ist abhängig von der Zylinderanzahl jeweils eine eigene Geberscheibe notwendig. Zusätzlich weichen diese Geberscheiben noch von Fahrzeugtyp zu Fahrzeugtyp voneinander ab. Somit ist eine große Anzahl unterschiedlicher Geberscheiben notwendig, die sowohl die Herstellung als auch die Lagerhaltung komplizieren.
  • Aus der Schrift GB-A-926 523 ist eine Vorrichtung zum Steuern von Brennkraftmaschinen bekannt, bei der mit Hilfe von ersten Bauteilen in einer Spule ein Steuersignal hervorgerufen wird. Die Bauteile sind auf einem Rotor angeordnet und bewirken in der als Aufnehmer zugeordneten Spule ein Steuersignal. Dieses Steuersignal ist aber von der Drehgeschwindigkeit des Rotors und somit der Bauteile abhängig. Insbesondere bei niedrigen Geschwindigkeiten des Rotors ergeben sich Schwierigkeiten bei der Steuersignalerzeugung und deren Erkennung. Deshalb ist am Rotor ein zweites Bauteil angeordnet, das einem eigenen eine Spule aufweisenden Aufnehmer zugeordnet ist. Mit Hilfe dieses zweiten Bauteils, das unabhängig vom ersten Bauteil arbeitet, wird ein Kontrollsignal erzeugt, um die geschwindigkeitsabhängige Größe des Steuersignals des ersten Bauteils zu korrigieren. Beide Bauteile sind zwar auf dem Rotor angeordnet, arbeiten aber völlig voneinander getrennt mit jeweils eigenen Aufnehmern. Ferner sind der Schrift keine Hinweise auf den Aufbau von Baukastensystemen für die Ausbildung von Bauteilen mit und ohne Markierungsaufgaben zu entnehmen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 und 2 hat demgegenüber den Vorteil, daß ein Baukastensystem für verschiedene Fahrzeugtypen und unterschiedliche Zylinderanzahl aufgebaut werden kann. Abhängig von der Zylinderanzahl der Brennkraftmaschine können Segmente auf einer einheitlichen Geberscheibe angeordnet sein. Die Vorrichtung baut besonders einfach, da jeweils gleiche Bauteile zusammensetzbar sind. Die Vorrichtung kann dadurch für mehrere unterschiedliche Systeme verwendet werden. Gemäß Verfahrensanspruch 6 ist es auch möglich, nur ein einziges, einheitliches Segmentteil herzustellen, das dann anschließend durch Abtragen des Fortsatzes und unter Beibehaltung der sichelförmigen Kontur auch für die Segmente ohne Markierungseigenschaften verwendet werden kann. Es muß dabei nur einmal bei der Dimensionierung darauf geachtet werden, daß die rechnerische Unwucht Null ist.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen den in den Ansprüchen 1 und 2 angegebenen Vorrichtungen möglich.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Prinzipdarstellung einer Geberscheibe mit angeordneten Segmenten und Figur 2 ein einteiliges Segment vor und nach dem Abtragen.
  • In Figur 1 bezeichnet 10 eine Geberscheibe, die mit der Kurbelwelle oder der Nockenwelle einer Brennkraftmaschine umläuft. Auf der Stirnseite der Geberscheibe 10 sind zwei Bauteile 11, 12 angeordnet, die mit einem raumfesten Aufnahmeelement 13 in Wirkverbindung stehen. Die Art der Wechselwirkung der Bauteile 11, 12 mit dem Aufnahmeelement 13 kann dabei sehr verschiedenartig sein. Bei Ausnutzung von magnetischen Wechselwirkungen können die Bauteile 11, 12 aus ferromagnetischem Blech gestanzt bzw. aus Gußeisen hergestellt sein, und als Aufnahmeelement 13 wird ein Induktivgeber verwendet, der im Ruhezustand bereits einen magnetischen Fluß aufweist.
  • Beide Bauteile 11, 12 sind gleich lang ausgebildet und liegen diametral gegenüber. Ferner bestehen die Bauteile 11, 12 aus einer Sichel 14 bzw. 14a und einer Nase 15 bzw. 15a mit steil abfallenden Flanken, die beide in Umlaufrichtung der Geberscheibe 10 dicht hintereinander sich anschließend angeordnet sind. Die Sichel und die Nase sind zwei getrennte Teile, die abhängig vom Bauteil 11 oder 12 unterschiedlich zueinander angeordnet sind. Die Sichel 14 und die Sichel 14a sind somit gleich ausgebildet und nur zur Verdeutlichung mit unterschiedlichen Ziffern bezeichnet. Dasselbe gilt auch für die Nasen 15, 15a. Vorteilhafterweise brauchen somit nur zwei Teile (Sichel, Nase) hergestellt zu werden, um die unterschiedlichen Bauteile 11 und 12 aufzubauen. Beim Bauteil 11 ist die Sichel 14 so angeordnet, daß die schiefe Ebene der Sichel 14, d.h. die dem Umfang der Geberscheibe 10 bzw. dem Aufnahmeelement 13 zugewandte Seite, entgegen der Drehrichtung der Geberscheibe ansteigt. Die Nase 15 ist dabei am Fuß der Sichel 14, d.h. am Auslauf der schiefen Ebene, angeordnet. Die Nase 15 und die Sichel 14 müssen sich direkt aneinander anschließen, um Fehlimpulse zu vermeiden. Ferner weisen die Nase 15 und die Sichel 14 gleiche Bauhöhe auf.
  • Beim Bauteil 12 ist die Nase 15a zum Mittelpunkt der Geberscheibe 10 hingewandt. Ferner ist die Sichel 14a so verschoben, daß die dem Umfang der Geberscheibe 10 zugewandte Seite des Bauteils 12 kreisförmige Kontur aufweist. Der Mittelpunkt dieser Kontur fällt mit dem Mittelpunkt der Geberscheibe 10 zusammen. Man erreicht diese kreisförmige Kontur, in dem man den Auslauf der Sichel 14 vom Fuß der Nase 15 zu ihrem Kopf hin verschiebt. Es ist ersichtlich, daß der Kopf der Nase 15 ebenfalls kreisförmig ausgebildet sein muß. Der Kopf der Nase 15 muß sich dabei nahtlos in die Kontur des Bauteils 12 einpassen. Er weist also denselben Radius wie die schiefe Ebene der Sichel 14 auf. Somit ist es möglich, mit einer einheitlichen Sichel 14 und einer Nase 15 beide Bauteile 11 und 12 wahlweise zusammenzusetzen. Es ist somit leicht ein Baukastensystem aufbaubar. Zu beachten sind aber jeweils die Unwuchtverhältnisse durch die unterschiedlichen Schwerpunktverhältnisse und die somit auf die Bauteile 11, 12 einwirkenden Fliehkräfte. Die rechnerische Unwucht muß dabei immer Null sein.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach Figure 1 ist die Geberscheibe an der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine befestigt, und eignet sich somit zum Steuern von Vierzylindermotoren. Soll die Geberscheibe 10 für Brennkraftmaschine mit acht Zylindern verwendet werden, so sind drei Bauteile 12 und ein Bauteil 11 auf der Geberscheibe unter gleichen Winkelabständen anzuordnen. Für die Zuordnung der Impulse zu den einzelnen Zylindern ist nur einmal eine Nase 15 notwendig.
  • Es ist aber auch denkbar, das Bauteil 11, wie in Figur 2 dargestellt, einteilig herzustellen. Die Nase 15b und die Sichel 14b sind somit fest miteinander verbunden. Um nun auch das Bauteil 12 zu erhalten, ist die Nase 15b unter Beibehaltung der kreisförmigen Kontur des Sichelteils bis auf den Sichelauslauf abzutragen. Dies kann z.B. durch Fräsen geschehen. Die Länge des Bauteils darf aber nicht verändert werden.
  • Es ist auch denkbar, die Bauteile 11, 12 nicht auf der Stirnseite der Geberscheibe anzuordnen sondern in eine Nut im Umfang der Geberscheibe einzusetzen. Dadurch kann ebenfalls ein Baukastensystem aufgebaut werden.
  • Wenn die Geberscheibe 10, wie in Figure 1 aufgezeigt, im Uhrzeigersinn umläuft, wird vom Aufnahmeelement 13 zunächst - beispielsweise vom Bauteil 12 - die Vorderflanke des Bauteils 12 erfaßt. Der Zündvorgang kann dann beispielsweise zwischen dem Anfang des Bauteils 12 und einer der Rückflanke der Nase 15a entsprechende n Winkelstellung ausgelöst werden. Die von den Bauteilen 11, 12, 15 und 15a im Aufnahmeelement 13 erzeugten Signale werden einer Steuerschaltung für die Zündung, Einspritzung und dergleichen des Kraftfahrzeugs zugeführt. Es ist somit eine genaue Zuordnung der Zündimpulse für eine verteilerlose Hochspannungsverteilung mit einem einzigen Geber möglich, deren genauere Wirkungsweise allgemein bekannt ist und deshalb hier nicht näher beschrieben wird.

Claims (6)

  1. Vorrichtung zum Steuern der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einem Sensorsystem, bei dem eine mit einer Welle der Brennkraftmaschine umlaufende Geberscheibe (10) mit einem raumfesten Aufnahmeelement (13) in Wirkverbindung steht, die mit einer zur Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine proportionalen Anzahl von das Aufnahmeelement (13) beeinflussenden Bauteilen (11, 12) versehen ist, und das Aufnahmeelement (13) mit einer Steuerschaltung für die Zündung, Einspritzung oder dergleichen des Kraftfahrzeugs verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß alle Bauteile (11, 12) in Drehrichtung der Geberscheibe (10) gesehen gleich lang ausgebildet und als zusätzliche Teile auf der Geberscheibe (10) angeordnet sind, daß die Bauteile (11, 12) aus zwei getrennten Elementen bestehen, daß ein erstes Element (14) sichelartig ausgebildet ist und ein zweites Element eine Nase (15) mit steilen Flanken ist, wobei die beiden Elemente (14, 15) so ausgebildet sind, daß Bauteile (11, 12) herstellbar sind, die mit Hilfe einer der steilen Flanken der Nase (15) einen oder auch keinen zusätzlichen Steuerimpuls erzeugen können.
  2. Vorrichtung zum Steuern der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einem Sensorsystem, bei dem eine mit einer Welle der Brennkraftmaschine umlaufende Geberscheibe (10) mit einem raumfesten Aufnahmeelement (13) in Wirkverbindung steht, die mit einer zur Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine proportionalen Anzahl von das Aufnahmeelement (13) beeinflussenden Bauteilen (11, 12) versehen ist, und das Aufnahmeelement (13) mit einer Steuerschaltung für die Zündung, Einspritzung oder dergleichen des Kraftfahrzeugs verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß alle Bauteile (11, 12) in Drehrichtung der Geberscheibe (10) gesehen gleich lang ausgebildet und als zusätzliche Teile auf der Geberscheibe (10) angeordnet sind, daß erste Bauteile (12) einen sichelartigen Bereich (14) aufweisen, und daß zweite Bauteile (11) einen sichelartigen Bereich (14) und eine Nase (15) mit steilen Flanken aufweisen, so daß Bauteile (11, 12), die mit Hilfe einer der steilen Flanken der Nase (15) einen zusätzlichen Steuerimpuls erzeugen können, sowie Bauteile, die keinen zusätzlichen Steuerimpuls erzeugen können, vorhanden sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile (11, 12) auf der Stirnseite der Geberscheibe (10) angeordnet sind.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile (11, 12) auf der Stirnseite der Geberscheibe aufgeklebt sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang der Geberscheibe (10) eine Nut ausgebildet ist, in der die Bauteile (11, 12) einsetzbar sind.
  6. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils (12), dadurch gekennzeichnet, daß ein einteiliges Bauteil (11) eine Nase (15b) und einen sichelartigen Bereich (14b) hat, und daß die Nase (15b) dieses einteiligen Bauteils (11) unter Beibehaltung der sichelartigen Kontur bis auf den Sichelauslauf abgetragen wird.
EP87100490A 1986-02-22 1987-01-16 Vorrichtung zum Regeln einer Brennkraftmaschine Expired - Lifetime EP0234227B1 (de)

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EP0234227A2 EP0234227A2 (de) 1987-09-02
EP0234227A3 EP0234227A3 (en) 1988-03-23
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