Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach der Gattung- des Hauptanspruchs. Solche Vorrichtungen dienen insbesondere der Drehzahl- und Winkelinformation für Steuergeräte in Brennkraftmaschinen, insbesondere Zünd- und Kraftstoffeinspritzsteuerungen, und haben den Vor¬ teil, daß beide Parameter mit einem einzigen Geber er¬ faßt werden können. Solche Vorrichtungen sind beispiels¬ weise aus den DE-OS 23 57 O ^β l, 29 39 6k 3 , 29 ^1 12 , 30 1.1 822, 30 31 357 sowie der EP-PS 13 8 6'bekannt. Bei diesen bekannten Vorrichtungen sind verschiedene Mög¬ lichkeiten aufgezeigt, eine Bezugsmarke zwischen den gleichmäßig über den Umfang verteilten Winkelmarken vor¬ zusehen. Die Winkelmarken sind gewöhnlich als Zähne aus¬ gebildet, wobei die Bezugsmarke als fehlender Zahn, breiter oder schmalerer Zahn bzw. Zahnabstand, geschlitzter, abgeschrägter, halbierter, angefräster Zahn, Zahn aus anderem. Material oder halber Zahn in Querrichtung aus¬ gebildet sein kann.

Zur Bezugsmarkenerfassung sind aus der DE-OS 29 ^7 ^12 sowie der EP-PS 13 8 6 eine Taktfrequenz zählende Zähler bekannt, die entweder bei einer bestimmten Flanke eines Zahns (Vorder- oder Rückflanke) ihre Zählrichtung ändern oder auf einen bestimmten Zahlenwert gesetzt werden. Der Zähler arbeitet somit synchron zu den Winkelmarken und ist daher ausschließlich für diesen Zweck verwendbar.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vor¬ teil, daß weder Zählersynchronisationen mit den Winkel¬ markenflanken vorgenommen noch irgendwelche Frequenzver- • vielfachungen oder PLL-ähnliche Verfahren durchgeführt werden müssen. Da der Zähler somit völlig frei und asychron zu den Winkelmarken zählt, kann er zusätzlich für andere Zwecke verwendet werden. Die Information über die momentane Drehzahl des rotierenden Teils liegt jederzeit ohne weitere besondere Maßnahmen vor.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich. Be¬ sonders vorteilhaft ist die gleichzeitige Auswertung von drei aufeinanderfolgenden, aus Speicherwerten ge¬ wonnenen Differenzwerten, wobei eine Bezugsmarke dann erkannt wird, wenn der mittlere Differenzwert von den beiden anderen um ein vorgebbares Maß abweicht . Dadurch kann ein durch Torsionsschwingungen oder durch Drehzahl- dyna ik verursachtes fälschliches Erkennen einer Bezugs-

marke verhindert werden. Weiterhin ist dadurch möglich, eine Verschiebung der Winkelrefereϊiz um ein Inkre ent nach früh oder spät mit Hilfe der drei gemessenen Diffe¬ renzwerte nachträglich zu korrigieren.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich¬ nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels und Figur 2 ein Signaldiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise.

Beschreibung des A.usführungsbeispiels

Ein vorzugsweise mit der Kurbel- oder Nockenwelle einer Brennkraftmaschine verbundenes rotierendes Teil JO weist u fangsseitig gleichmäßig verteilte Winkelmarken 11 auf, die zahnförmig ausgebildet sind. Eine Bezugsmarke 12 ist als fehlender Zahn bzw. größere Lücke zwischen zwei Zähnen ausgebildet. Natürlich kann die Bezugsmarke 12 auch an¬ ders ausgebildet sein, z. B. gemäß einer der Ausführungen des eingangs angegebenen Standes der Technik. Ein induk¬ tiver Aufnehmer 13 tastet die Winkelmarken 11 ab, wobei das induzierte Signal in einer z. B, als Ko parator aus¬ gebildeten Aufbereitungsschaltung 1 k als Rechtecksignal geformt wird .

Neben- der induktiven Erfassung der Winkelmarken kann diese alternativ auch nach einem optischen, kapazitiven oder Hochfrequenzverfahren erfolgen. Dabei können prinzipiell die Winkelmarken ^' auch als Schlitze oder Löcher ausgebil¬ det sein.

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Der Ausgang der Aufbereitungsschaltung , k ist mit dem Interrupteingang (INT) eines Mikroprozessors bzw. Mikro¬ rechners .1 verbunden, durch den ausgangsseitig End¬ stufen Jβ zur Steuerung der Zündung und/oder Kraftstoff¬ einspritzung steuerbar sind. Dazu werden natürlich noch weitere Parameter benötigt, die jedoch zur Vereinf chung nicht näher dargestellt sind. Mit dem Mikrorechner 15 sind ein Zähler 17 sowie ein vorzugsweise als RAM ausgebil¬ deter Arbeitsspeicher 18 über ein Bussystem 19 verbunden. Das System 17 bis 19 ist vorzugsweise ein im Mikrorechner 15 enthaltenes internes System. Die Zähltaktfrequenz für den Zähler 17 wird intern im Mikrorechner 15 erzeugt und dem Takteingang dieses Zählers 17 zugeführt. Diese Zähl¬ taktfrequenz ist konstant und zur Erreichung einer guten Genauigkeit wesentlich höher als die Frequenz der bei höchster vorkommender Drehzahl am Aufnehmer 13 passieren- ^' den Winkelmarken 11. Bei einer Zähnezahl von J8θ beträgt die maximale Winkelmarkenfrequenz ca. 20 kHz, so daß eine Zähltaktfrequenz von ca. 200 bis 500 kHz als an¬ gemessen erscheint.

Im folgenden soll die Wirkungsweise anhand des in Figur 2 dargestellten Signaldiagramms erläutert werden. Dort sind die aufbereiteten Winkelmarkensignale als Signalfolge U1H dargestellt. Nach dem dritten, dargestellten Winkelmarken¬ signal erfolgt aufgrund eines fehlenden oder abgeflachten Zahns eine Signallücke, die als Bezugsmarke ausgewertet werden soll. Mit jeder Rückflanke eines Signals Ul -wird aufgrund des dynamischen Interrupteingangs ein Interrupt¬ signal INT erzeugt, das bewirkt, daß der zu diesem Zeit¬ punkt vorliegende Zählerstand im Zähler 17 in eine Spei¬ cherzelle des Speichers J8 übernommen wird. Der Speicher 18 kann dabei vorzugsweise in der Art eines Schiebere-

gisters arbeiten, wobei jeweils gleichzeitig vier Zähler¬ ständen entsprechende Speicherwerte vorliegen. Der Zähler 17 zählt fortlaufend die ihm zugeführte Zähltaktfrequenz, wobei keinerlei ZählerSynchronisation mit den Winkelmar¬ kenflanken vorliegt, d. h. der Zählvorgang selbst ist völlig unabhängig von der Auswertung der Winkelmarken, bzw. Bezugsmarken. Der Zähler 17 arbeitet dabei in der Art eines Ringzählers.

Zur Erfassung der Bezugsmarke werden die Zeiten zwischen zwei Winkelmarkenflanken bestimmt, wobei die Zeiten (tO, t1, t2) jeweils drei aufeinanderfolgender Perioden mit¬ einander verglichen werden. Die Zeiten bzw. den Zeiten proportionale Zahle-hwerte ergeben sich durch Differenz¬ bildung der bei den entsprechenden Rückflanken eingespei¬ cherten Zahlenwerte. So ergeben sich für drei aufeinander¬ folgende Perioden tO = ZI - ZO - t1 = Z2 - Z1 t2 = Z3 - 32.

Im Normalfall sind die ermittelten Zeiten - in Abhängig¬ keit der jeweils vorliegenden Beschleunigungsverhältnisse - im wesentlichen gleich. Tritt dagegen gemäß Figur 2 eine Bezugsmarkenlücke auf, so wird die en sprechende Zeit t1 wesentlich länger als die vorliegende und nachfolgende Zeit tO bzw. t2. Eine Bezugsmarke wird dann erkannt, wenn die mittlere Zeit t1 um ein vorgebbares Maß von der Zeit davor und der Zeit danach abweicht. Die Bedingung für die Erkennung der Bezugsmarke lautet demnach vorzugs¬ weise : t1- . n > tO und t1 . n > t2.

Im dargestellten Fall wird z. B. n = 2/3 gewählt. Dieser einfache mathematische Vergleich wird im Mikrorechner 15 durchgeführt, der dann nach der Erfassung und Auswertung des Zählerstands Z3 die Winkelmarkeninformation an die Endstufen 16 abgibt. Der Faktor n muß dabei ^" so gewählt werden, daß Fehler infolge von Torsionsschwingungen oder Drehzahldynamik vermieden werden.

Die Information über das nächste Auftreten der Bezugsmarke kann im Mikrorechner 15 anhand der Zähnezahl des Zahnkranzes festgestellt werden. Wird die entsprechende Zeit t1 der darauffolgenden Periode jedoch nicht als Bezugsmarken¬ lücke erkannt, so kann geprüft werden, ob eine der beiden benachbarten Perioden tO bzw. t2 eine Bedingung für die Erkennung der Bezugsmarke erfüllt. Ist dies der Fall, so kann durch Korrektur der Winkelreferenz der Verlust einer Winkelmarkenflanke bzw. das zusätzliche Auftreten einer solchen Flanke, z. B. durch Störungen, kompensiert wer¬ den.. Die Winkelmarke kann dadurch redundant erfaßt werden.

Wird anstelle einer fehlenden Winkelmarke bzw. verbrei¬ terten Lücke zwischen zwei Winkelmarken eine geschlitzte Winkelmarke oder ein verringerter Abstand verwendet, so muß für den Faktor n entsprechend ein Zahlenwert größer als 1 gewählt und die Bedingung durch die Bedingung *ζ ersetzt werden.

Die ermittelten Zeiten -bzw. zeitproportionalen- Zahlen¬ werte tO, t2 können gleichzeitig als Drehzahlinformation verwendet werden, da sie direkt umgekehrt zur -Drehzahl sind. Auf diese Weise können mit einem einzigen Zähler

17 und einem Spe-icher 18 sowohl die 3ezugsmarke wie auch die Drehzahl erfaßt werden, wobei der Zähler 17 so¬ wie die überwiegende Zahl der Speicherplätze des Speichers

18 noch für weitere Zwecke verwendbar sind.