EP0342376B1 - Elektronischer Winkelgeber mit Steuerungssystem - Google Patents

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EP0342376B1 EP89107080A EP89107080A EP0342376B1 EP 0342376 B1 EP0342376 B1 EP 0342376B1 EP 89107080 A EP89107080 A EP 89107080A EP 89107080 A EP89107080 A EP 89107080A EP 0342376 B1 EP0342376 B1 EP 0342376B1
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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
    • F02P15/00—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
    • F02P15/008—Reserve ignition systems; Redundancy of some ignition devices
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    • 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
    • F02P7/073—Optical pick-up devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • F02P7/077—Circuits therefor, e.g. pulse generators
    • F02P7/0775—Electronical verniers

Definitions

  • a sensor system to reliably produce all three types of required signals without using an excessive number of sensors and without using an extensive amount of circuitry or requiring extensive microprocessor calculation time.
  • a system should also be able to produce the required high resolution signal and reference signals even if a sensor element fails.
  • Some prior systems such as U.S. patent 4,658,786 to Foss et al., take some corrective action in case of a detected fault, but typically the high resolution signal is lost if any sensing element producing that signal fails and/or such systems provide extra circuitry for normally using a different signal as a reference signal and guard against loss of this different reference signal by using, if a fault, the original reference signal.
  • Some systems use simplified coincidence detection circuitry, such as U.S. patent 4,385,605 to Petrie et al., to provide a reference signal, but in the event of a sensing element failure, no reference signal is provided.
  • the rotating wheel 11 has three slots having an angular width b corresponding to 3 degrees, one slot having an angular width c corresponding to 7 degrees and thirty-two slots having an angular width a corresponding to 1 degree.
  • a plurality of the 1 degree slots a are provided between each of the slots b and c on the wheel 11.
  • the distance between radial straight leading edges 15' of each of the slots 15 is an angular width spacing e corresponding to 10 degrees, and the rotating wheel 11 is rotated about its axis 11' in an angular direction 11", as indicated in FIGS. 1 and 2, such that the leading edges 15' of the slots correspond to those edges of the slots which first pass by the sensing elements 13 and 14.
  • the fault detector 29 determines that a fault exists resulting in the absence of signal transitions at the terminal A, a high logic level will be produced at the terminal 32 indicative of such a fault condition.
  • the switch 27, which previously provided the signal at the terminal A to the terminal 28 for utilization by the spark timing control 16 and fuel injection control circuit 25, will now provide the duplicate, but slightly delayed, sensor signal B at the terminal B for use by the spark timing and fuel control circuits 16 and 25. This is accomplished in the following manner.
  • FIG. 7 illustrates a preferred embodiment for the spark timing control 16.
  • the main function of the control 16 is to receive high resolution engine position signals (A or B) provided at the terminal 28 and produce suitable spark timing occurrence control signals. These controls signals are provided at an output terminal 41 which is connected as an input to the electronic spark distributor 23 that presents these signals, in an appropriate sequential manner, to each of the engine cylinders 17 through 20.
  • a or B engine position signals
  • These controls signals are provided at an output terminal 41 which is connected as an input to the electronic spark distributor 23 that presents these signals, in an appropriate sequential manner, to each of the engine cylinders 17 through 20.
  • this general overall function of the spark timing control 16 such a function can be implemented by numerous well-known prior art circuits.
  • FIG. 7 illustrates the spark timing control circuit 16 as including a long versus short pulse detector 50 which, as generally indicated previously, will receive the signal at the terminal 28 and distinguish the top-dead center longer pulses attributable to the slots b or c, from the shorter duration pulses attributable to the slots a.
  • this can readily be implemented by utilizing the techniques discussed in the Hunninghaus et al. U.S. patent 4,628,269.
  • this function will be implemented by a programmed computer which will distinguish between receiving a signal pulse having a predetermined longer duration, by a factor of at least 1.5, than preceding and subsequent received signal pulses.
  • the top-dead center reference information produced by the circuit 50 can be utilized by the spark timing control 16 itself.

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Claims (13)

  1. Eine elektronische Positionsgebereinrichtung, umfassend:
    ein Rad (11), das um eine Achse (11') drehangetrieben ist, wobei das genannte Rad eine Vielzahl von vorbestimmten Abschnitten (15) vorbestimmter Winkelweiten daran aufweist;
    eine Fühlereinrichtung (12), die fest in bezug auf und nahe dem genannten Rad (11) angeordnet ist, wobei die genannte Fühlereinrichtung mindestens ein erstes und ein zweites Fühlerelement (13,14) aufweist, die jeweils unabhängig den Durchgang von jedem der genannten vorbestimmten Abschnitte (15) durch das Fühlerelement erfühlen und in Reaktion darauf ein Signal erzeugen, das Signalimpulse (A,B) aufweist, die entsprechend und während der Winkelweite der genannten, erfühlten, vorbestimmten Abschnitte auftreten; und
    eine Koinzidenzeinrichtung (21) zum Bereitstellen eines ersten Bezugssignals (bei 22) in Reaktion auf das genannte erste und zweite Fühlerelement, die gleichzeitig vorbestimmte, logische Zustandsbedingungen der genannten Fühlersignalimpulse erzeugen;
    wobei die genannte Fühlereinrichtung gekennzeichnet ist, durch die genannten Winkelweiten, die mindestens drei unterschiedliche Winkelweiten a, b und c umfassen, wobei die Winkelweite a kleiner als die Winkelweite b ist, die kleiner als die Winkelweite c ist; und
    das genannte erste und zweite Fühlerelement (13, 14) um eine Strecke d entsprechend einer Winkelweite voneinander beabstandet sind, die kleiner als die Winkelweite c aber größer als die Winkelweite a und größer als die Winkelweite b ist;
    eine Einrichtung (50) zum Erhalten der genannten Fühlersignalimpulse, die von mindestens einem des genannten ersten und zweiten Fühlerelements (13, 14) bereitgestellt werden, und zum Bereitstellen in Reaktion darauf eines zweiten Bezugssignals, das von dem genannten ersten Bezugssignal (bei 22) verschieden ist und den Durchgang von jedem der genannten vorbestimmten Abschnitte der Weite b an der Fühlereinrichtung angzeigt, wodurch Informationen über die Winkelposition des genannten Rades durch mindestens das genannte erste und zweite Bezugssignal erhalten wird.
  2. Eine elektronische Positionsgebereinrichtung gemäß Anspruch 1, in der die genannte zweite Bezugssignaleinrichtung (50) einen Computer umfaßt, der programmiert ist, zwischen dem Erhalten eines Signalimpulses, der eine vorbestimmte längere Dauer als ein vorhergehend empfangener Signalimpuls hat, zu unterscheiden.
  3. Eine elektronische Positionsgebereinrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, in der die genannten vorbestimmten Abschnitte (15) gleichförmig um das genannte Rad (11) angeordnet sind, wobei deren vorlaufender Rand in bezug auf die genannten Fühlerelemente (13,14) mit einer Winkelweite e von einander beabstandet sind, die größer als die genannte Winkelweite d ist.
  4. Eine elektronische Positionsgebereinrichtung gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, in der die genannten vorbestimmten Abschnitte (15) auf dem genannten Rad (11) so angeordnet sind, daß jeder der genannten vorbestimmten Abschnitte, die die genannte Winkelweiten b oder c haben, von einem anderen der genannten vorbestimmten Abschnitte, die die genannten Winkelweiten b oder c haben, durch eine Vielzahl der genannten vorbestimmten Abschnitte beabstandet sind, die die genannten Winkelweiten a haben.
  5. Eine elektronische Positionsgebereinrichtung gemäß Anspruch 4, in der die genannten Fühlerelemente (13,14) optische Fühlerelemente umfassen, die einander benachbart in einem einheitlichen Fühlergehäuse (12) angebracht sind, und wobei die genannten vorbestimmten Abschnitte (15) Schlitze in dem genannten Rad umfassen, wobei die genannten Schlitze eine kreisförmige Fühlerspur an dem genannten Rad für die genannten Fühlerelemente festlegen.
  6. Eine elektronische Positionsgebereinrichtung gemäß Anspruch 4 oder 5, in der eine Vielzahl der genannten vorbestimmten Abschnitte (15) die genannte Winkelweite b haben und in der die genannten Fühlerelemente (13,14) und vorbestimmte Abschnitte so ausgestaltet sind, daß die genannten Signalimpulse, die durch das genannte zweite Fühlerelement (13 oder 14) in Reaktion auf die genannten vorbestimmten Abschnitte geliefert werden, typischerweise die genannten Signalimpulse umfassen, die von dem genannten ersten Fühlerelement (14 oder 13) geliefert werden, mit der Ausnahme, daß sie eine Zeitverzögerung (t₀ -t₁) aufweisen, die mit der Drehzahl des genannten Rades (11) und der genannten Winkelweite d in Beziehung steht.
  7. Ein elektronisches Brennkraftmaschinensteuerungssystem, das die elektronische Positionsgebereinrichtung nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch einschließt, wobei das genannte Rad (11) um die genannte Achse (11') von einer Mehrzylinderbrennkraftmaschine drehangetrieben ist, und wobei das System eine Brennkraftmaschinensteuerungseinrichtung (16-25) zum Verwenden der genannten Signalimpulse von mindestens einem des genannten ersten und zweiten Fühlerelements (13,14) und mindestens eines des genannten ersten und zweiten Bezugssignals einschließt, um die Kraftstoffverbrennung in den Zylindern (17-20) der genannten Brennkraftmaschine zu steuern.
  8. Ein elektronisches Brennkraftmaschinensteuerungssystem gemäß Anspruch 7, in dem die genannte Brennkraftmaschinensteuerungseinrichtung (16-25) eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung (16,25) zum Steuern des Einspritzens von Kraftstoff in die genannten Zylinder (17-20) einschließt, und die eine elektronische Kraftstoffeinspritzverteilereinrichtung (24) einschließt, um sequentiell Kraftstoffeinspritzsignale, die durch die genannte Krafstoffeinspritzeinrichtung (16,25) entwickelt worden sind, an die verschiedenen Brennkraftmaschinenzylinder (17-20) gemäß mindestens dem genannten zweiten Bezugssignal zu liefern.
  9. Ein elektronisches Brennkraftmaschinensteuerungssystem gemäß Anspruch 7 oder 8, in dem die Anzahl der genannten vorbestimmten Abschnitte (15), die kleinere Winkelweiten als die Winkelweite c haben, im wesentlichen mehr als die Anzahl der Brennkraftmaschinenzylinder ist.
  10. Ein elektronisches Motorsteuerungssystem, umfassend:
    die Brennkraftmaschinenpositionsgebereinrichtung des Anspruches 1, um die Position des Rades (11) zu erfühlen, das um die genannte Achse (11') durch einen Motor drehangetrieben ist;
    eine Einrichtung (17-25) zum Steuern des Betriebs des genannten Motors nach Maßgabe von mindestens dem genannten ersten Bezugssignal (bei 22) und den genannten Signalimpulsen (A,B) von mindestens einem des genannten ersten und zweiten Fühlerelements (13,14);
    eine Einrichtung (29) zum Erfassen eines Fehlers bei den genannten Signalimpulsen von einem des genannten ersten und zweiten Fühlerelements; und
    eine Einrichung (40), um in Reaktion auf die genannte Fehlererfassung ein Ersatzbezugssignal (nach 45) an die genannte Motorsteuerungseinrichtung (17-25) zur Verwendung statt des genannten ersten Bezugssignals (bei 22) bereitzustellen.
  11. Ein elektronisches Motorsteuerungssystem gemäß Anspruch 10, in dem die genannte Einrichung (40) zum Bereitstellen eines Ersatzbezugssignals eine Einrichtung (42) zum Zählen in dem Fall eines Fehlers des genannten Signalimpulses von dem genannten einen von dem genannten ersten und zweiten Fühlerelement von Signalimpulsen einschließt, die von dem anderen der genannten Fühlerelemente geliefert werden, und zum Bereitstellen des genannten Ersatzbezugssignals in Reaktion auf den genannten Zählwert, der eine vorbestimmte Größe überschreitet.
  12. Ein elektronisches Motorsteuerungssystem gemäß Anspruch 11, das eine Einrichtung (27) einschließt, die in Reaktion auf die genannte Fehlererfassung die Signalimpulse auswählt, die von dem anderen der genannten Fühlerelemente geliefert werden, statt der Signalimpulse, die von dem genannten mindestens einen der genannten Fühlerelemente geliefert werden, zur Verwendung durch die genannte Motorsteuerungseinrichung (17-25).
  13. Ein elektronisches Motorsteuerungssytem gemäß Anspruch 12, in dem die genannten Signalimpulse, die von einem der genannten Fühlerelemente bei Abwesenheit eines Fehlers geliefert werden, Signalimpulse umfassen, die von dem anderen der genannten Fühlerelemente geliefert werden mit der Ausnahme, daß sie bei ihrem Zeitauftritt um eine Göße (t₀-t₁) in Beziehung zu der Drehzahl des genannten Rades (11) verzögert sind, und in der die genannten zwei Fühlerelemente voneinander mit der genannten vorbestimmten Winkelweite (d) beabstandet sind, die den genannten Verzögerungswert bestimmt.
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