DE2949260A1

DE2949260A1 - Signal extraction circuit for IC engine ignition control - uses signals obtained from passage of flywheel teeth and magnetic marking mounted on flywheel

Info

Publication number: DE2949260A1
Application number: DE19792949260
Authority: DE
Inventors: Armin 3300 Braunschweig Stiller
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1979-12-07
Filing date: 1979-12-07
Publication date: 1981-06-11

Abstract

The circuit detects the rotation of the flywheel (1) by monitoring the passage of the peripheral magnetic teeth (3) and combines the corresp. pulse signal with a further signal representing the passage of a magnetic marking (5) carried by the flywheel (7). The magnetic marking (5) has a peripheral length at least equal to the gap (6) between adjacent teeth (3). The sensor providing the two sets of signals has an E-shaped magnetic core (7) with its two outer limbs (12,13) co-operating with the peripheral teeth (3) and the magnetic marking (5) respectively and its centre limb carrying a Hall element (9). The output of the latter is coupled to a counter indexed in opposite directions by the passage of the teeth (3) and the gaps (6) between them. The pulse generator coupled to the counter exhibits different frequencies during these intervals.

Description

Vorrichtung zur Gewinnung von Signalen für den Device for obtaining signals for the

Betrieb einer Maschine, insbesondere für die Zündung einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Vorrichtung ist an sich beispielsweise aus der US-PS 3 696 303 bekannt. Dort besteht die Sensoranordnung aus zwei getrennten Sensoren, von denen einer der Zahnreihe und der andere den Einzelmarkierungen gegenübersteht. Operation of a machine, especially for the ignition of a spark-ignited one Internal combustion engine The invention relates to a device according to the preamble of claim 1. Such a device is per se, for example U.S. Patent 3,696,303. There the sensor arrangement consists of two separate ones Sensors, one of which faces the row of teeth and the other faces the individual markings.

Aus der DE-OS 28 51 853, GO1D 5/245, ist auch bereits eine Vorrichtung bekannt, die mit einer einzigen Sensoranordnung auskommt, da die gleichsam zur Gewinnung von Winkelinkrementsignalen dienenden Zähne durch Entfernen eines Zahns zugleich zur Gewinnung von Bezugs- oder Zuordnungssignalen, beispielsweise bei einer Brennkraftmaschine von auf OT bezogenen Signalen, dienen. Die angeschlossene Auswerteschaltung arbeitet so, daß die Zähler beim Passieren einer Lücke zwischen zwei Zähnen unter der Sensoranordnung mit einer bestimmten Frequenz abwärts zählen, dann bei Passieren der ersten Zahnflanke auf einen bestimmten Zählerstand entladen und während des Passierens des Zahnes mit größerer Frequenz im Sinne eines Aufwärtszählens betrieben werden. Nur dann, wenn infolge Passierens der durch Fehlen eines Zahns gewonnenen Einzelmarkierung eine längere Zeit zum Abwärtszählen zur Verfügung steht, wird ein bestimmter Zählerstand erreicht, der dann zur Aussendung eines elektrischen Zuordnungssignals führt.From DE-OS 28 51 853, GO1D 5/245, there is already a device known, which gets by with a single sensor arrangement, as it is used to obtain teeth serving angle increment signals by removing one tooth at a time for obtaining reference or assignment signals, for example in the case of an internal combustion engine of signals related to OT. The connected evaluation circuit works so that the counters when passing a gap between two teeth under the sensor arrangement count down with a certain frequency, then when passing the first tooth flank discharged to a certain count and while passing the tooth be operated with a higher frequency in the sense of an upward counting. Only then, if as a result of passing the individual marking obtained by the absence of a tooth a longer one Time is available to count down becomes a A certain counter reading is reached, which is then used to send out an electrical assignment signal leads.

Diese bekannte Vorrichtung besitzt also zwar den Vorteil der Vermeidung einer zweiten Sensoranordnung zur Gewinnung der Zuordnungssignale, erfordert aber infolge Fehlens zumindest eines Zahnes eine Zahnreihe, die nicht zu anderen Zwekken ausgenutzt werden kann. Demgemäß ist es mit dieser bekannten Vorrichtung unmöglich, beispielsweise den ohnehin vorhandenen Anlasserzahnkranz der Schwungscheibe einer Brennkraftmaschine zugleich zur Erzeugung der Winkelsignale auszunutzen.This known device thus has the advantage of avoidance a second sensor arrangement for obtaining the assignment signals, but requires due to the absence of at least one tooth, a row of teeth that is not used for other purposes can be exploited. Accordingly, it is impossible with this known device, for example the already existing starter ring gear of the flywheel Use internal combustion engine at the same time to generate the angle signals.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, d.h. mit einer geschlossenen Reihe äquidistanter Zähne,zu schaffen, die trotz Vorhandenseins zumindest einer separaten Einzelmarkierung mit einer einfach aufgebauten Sensoranordnung auskommt.The invention is therefore based on the object of providing a device according to the preamble of claim 1, i.e. with a closed series of equidistant To create teeth, in spite of the presence of at least one separate individual marking gets by with a simply constructed sensor arrangement.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Zur Gewinnung aller Signale, also sowohl der Winkelsignale als auch der Zuordnungssignale, genügt bei der Erfindung in vorteilhafter Weise also eine einzige Sensoranordnung, deren Magnetschenkel beispielsweise mit einer Spule oder mit einem Hallelement zur Umwandlung der magnetischen Signale in elektrische Signale ausgerüstet ist. Infolge des Vorhandenseins getrennter magnetischer Unsymmetrien zur Gewinnung der Winkel- oder Inkrementsignale einerseits und der Zuordnungs- oder Bezugssignale andererseits ist es möglich, als Zähne ohnehin aus anderen Gründen vorhandene Zähne zu verwenden. Handelt es sich bei dem Rotationskörper um die Schwungscheibe einer Brennkraftmaschine, so können diese Zähne also die Zähne des Zankranzes zum Eingriff eines Anlasserritzels der Brennkraftmaschine sein, wie dies im Anspruch 4 gekennzeichnet ist. Bei Anwendung der Erfindung auf eine andere Maschine, beispielsweise eine Werkzeugmaschine, kann es sich bei den Zähnen um Bestandteile eines Zahnrades handeln, das an irgendeiner Stelle der Maschine oder eines nachgeschalteten Getriebes für eine Sensoranordnung zugänglich angeordnet ist, sofern dieses Zahnrad in Synchronismus mit der Maschine umläuft.The inventive solution to this problem is characterized by the features of claim 1. To obtain all signals, so both the Angular signals as well as the assignment signals suffice in the invention in an advantageous manner So way a single sensor arrangement, whose magnetic legs, for example, with a coil or a Hall element to convert the magnetic signals into is equipped with electrical signals. As a result of the presence of separate magnetic Asymmetries for obtaining the angle or incremental signals on the one hand and the Assignment or reference signals on the other hand, it is possible to look as teeth anyway other reasons to use existing teeth. Is it the body of revolution? around the flywheel of an internal combustion engine, these teeth can be the teeth of the ring gear to engage a starter pinion of the internal combustion engine, such as this is characterized in claim 4. When applying the invention to another Machine, for example a machine tool, the teeth can be components act of a gear at any point in the machine or a downstream Transmission is arranged accessible for a sensor arrangement, provided this gear rotates in synchronism with the machine.

Die mit den in der Sensoranordnung gewonnenen elektrischen Signalen beaufschlagte Auswerteschaltung ist im Prinzip aus der oben genannten DE-OS 28 51 853 bekannt. Dabei kann die Auswerteschaltung, ausgehend von diesem Stand der Technik, sinngemäß so abgewandelt werden, daß, wie im Patentanspruch 2 angegeben, die Einzelmarkierung durch einen magnetischen Vorsprung gebildet ist, der sich in Umfangsrichtung des Rotationskörpers zumindest über die entsprechende Abmessung eines Abstandes zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zähnen der Zahnreihe erstreckt. Während also bei der letzterwähnten bekannten Vorrichtung die Markierung durch das Fehlen eines Zahns gebildet ist, geschieht dits bei dieser Ausführungsform der Erfindung durch das Fehlen zumindest einer Zahnlücke. The electrical signals obtained with the sensor arrangement applied evaluation circuit is in principle from the above-mentioned DE-OS 28 51 853 known. The evaluation circuit, based on this state of the art, can be modified accordingly so that, as indicated in claim 2, the individual marking is formed by a magnetic projection extending in the circumferential direction of the Rotary body at least over the corresponding dimension of a distance between two consecutive teeth of the row of teeth extends. So while with the last mentioned known device the marking is formed by the absence of a tooth, dits happens in this embodiment of the invention by the lack at least a tooth gap.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen: Fig. 1 perspektivisch einen Teil des Umfangs der Schwungscheibe einer Brennkraftmaschine mit der Sensoranordnung in erfindungsgemäßer Ausbildung, Fig. 2 das Schaltschema der Auswerteschaltung und Fig. 3 den zeitlichen Verlauf der bei Sensoranordnung gewonnenen elektrischen Signale, des Fehlerstands in der Auswerteschaltung und des Ausgangssignals der Auswerteschaltung, das das Zuordnungs- bzw. Bezugssignal darstellt.An embodiment of the invention is described below with reference to the Drawing explained. They show: FIG. 1, in perspective, part of the circumference of FIG Flywheel of an internal combustion engine with the sensor arrangement in accordance with the invention Training, Fig. 2 the circuit diagram of the evaluation circuit and Fig. 3 the temporal Course of the electrical signals obtained with the sensor arrangement, the error status in the evaluation circuit and the output signal of the evaluation circuit that the Represents assignment or reference signal.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so ist mit 1 allgemein die sich in Richtung des Pfeils 2 drehende Schwungscheibe einer Brennkraftmaschine bezeichnet. Sie trägt eine umlaufende, in sich geschlossene Reihe äquidistanter Zähne 3, die sowohl zum Angriff eines nicht dargestellten Anlasserritzels als auch zur Erzeugung von Winkel- oder Inkrementsignalen dienen. Auf ihrem Umfang ist die Schwungscheibe 1 ferner mit der umlaufenden Nut 4 versehen, die zur Gewinnung einer Einzelmarkierung in diesem Ausführungsbeispiel durch ein Füllstück 5 aus Weicheisen unterbrochen ist, das sich in diesem Ausführungsbeispiel in Umfangsrichtung über drei Zähne und die zwischen ihnen befindlichen Zahnlücken 6 erstreckt.If one looks first at FIG. 1, 1 is generally indicated in FIG Direction of arrow 2 denotes rotating flywheel of an internal combustion engine. It carries a circumferential, self-contained row of equidistant teeth 3, the both to attack a starter pinion, not shown, as well as to generate of angle or incremental signals are used. The flywheel is on its circumference 1 also provided with the circumferential groove 4, which is used to obtain an individual marking in this embodiment by a filler piece 5 made of soft iron interrupted is that in this embodiment in the circumferential direction over three teeth and the tooth gaps 6 located between them extends.

Die Sensoranordnung, die in üblicher Weise ortsfest angeordnet ist, also an den Drehbewegungen der Schwungscheibe 1 nicht teilnimmt, enthält als wesentlichen Bestandteil den E-förmigen Kern 7, dessen mit dem Permanentmagneten 8 und dem Hallelement 9 ausgerüsteter Mittelschenkel 10 mit möglichst geringem Abstand dem Umfang der umlaufenden Leiste 11 der Schwungscheibe 1 gegenübersteht, die ebenfalls aus magnetisch wirksamem Material besteht. Der in der Figur linke Außenschenkel 12 des Magnetkerns 7 steht den Umfangsflächen der Zähne 3 gegenüber, während der in der Figur rechte Außenschenkel 13 des Magnetkerns 7 der Nut 4 und damit der Außenfläche des Füllstücks 5 mit geringem Abstand gegenübersteht.The sensor arrangement, which is arranged in a stationary manner in the usual way, thus does not take part in the rotary movements of the flywheel 1, contains as essential Part of the E-shaped core 7, its with the permanent magnet 8 and the Hall element 9 equipped center leg 10 with the smallest possible distance to the circumference of the circumferential bar 11 of the flywheel 1 is opposite, which is also made magnetically effective material. The left outer leg 12 of the magnetic core in the figure 7 faces the circumferential surfaces of the teeth 3, while the one on the right in the figure Outer leg 13 of the magnetic core 7 of the groove 4 and thus the outer surface of the filler piece 5 faces with a small distance.

Diese Ausbildung der Sensoranordnung hat zur Folge, daß, sofern sich das Füllstück 5 nicht unterhalb des Schenkels 13 der Sensoranordnung befindet, im Hallelement 9 beim Passieren der einzelnen Zähne 3 gemäß dem sich dann ausbildenden, durch die Linie 14 angedeuteten magnetischen Fluß elektrische Spannungsimpulse erzeugt werden, die im untersten Diagramm der Fig. 3 mit der Zeitachse t etwa die mit a bezeichnete Form besitzt. Sobald aber, wie in Fig. 1 angenommen, auch das Füllstück 5 unter der Sensoranordnung liegt, bildet sich auch während der Impulslücke 6 ein mit 15 bezeichneter, den Mittelschenkel 10 in derselben Richtung durchsetzender magnetischer Fluß aus, so daß infolge der hier gewählten, in Umfangsrichtung gemessenen Länge des Füllstücks 5 der im untersten Diagramm der Fig. 3 mit a' bezeichnete, von einem der Zähne 3 herrührende Impuls gleichsam unterdrückt wird. Demgemäß bewirkt das Füllstück 5 eine Verlängerung der im Hallelement 9 erzeugten elektrischen Impulse, die durch die in Fig. 2 dargestellte Auswerteschaltung zur Gewinnung des im mittleren Diagramm der Fig. 3 mit b bezeichneten Zuordnungssignals herangezogen wird.This formation of the sensor arrangement has the consequence that, provided that the filler 5 is not located below the leg 13 of the sensor arrangement, in Hall element 9 when passing the individual teeth 3 according to the then developing, by the line 14 indicated magnetic flux generates electrical voltage pulses are, which in the lowest diagram of FIG. 3 with the time axis t approximately that with a has designated shape. As soon as, however, as assumed in FIG. 1, also the filler piece 5 is below the sensor arrangement, is also formed during the pulse gap 6 designated by 15, the middle leg 10 penetrating in the same direction magnetic flux off, so that as a result of the selected here, measured in the circumferential direction Length of the filler piece 5 denoted by a 'in the lowest diagram of FIG. 3, impulse originating from one of the teeth 3 is suppressed, as it were. Accordingly effected the filler piece 5 is an extension of the electrical pulses generated in the Hall element 9, by the evaluation circuit shown in Fig. 2 for obtaining the mean Diagram of Fig. 3 with b designated assignment signal is used.

Betrachtet man nun die Auswerteschaltung gemäß Fig. 2, so ist nur derjenige Teil derselben dargestellt, der zur Gewinnung des Zuordnungssignals erforderlich ist.If one now considers the evaluation circuit according to FIG. 2, it is only that part of the same is shown that is required to obtain the assignment signal is.

Alle Ausgangssignale des Hallelements 9 werden dem Eingang 20 der Schaltung zugeführt, und sie gelangen über die Leitung 21 zu einer nicht dargestellten Anordnung zum Zählen der von den Zähnen 3 erzeugten Impulse. Alle Ausgangssignale des Hallelements 9 gelangen aber vom Eingang 20 gemäß den Pfeilen auch zum Schaltungspunkt 20und und damit sowohl zum Zähler 22 als auch zum Taktimpulsgenerator 23 für den Zähler. Der Zähler 22 kann aufwärts und abwärts zählen. Der Verlauf des Zählerstands in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des Hallelements 9, wie sie im untersten Diagramm der Fig. 3 wiedergegeben sind, ist im obersten Diagramm dieser Figur dargestellt. Mit einer bestimmten Frequenz zählt der Zähler 22 während des Passierens eines Zahns 3 unter der Sensoranordnung, d.h. während des Impulses a, gemäß der Diagrammlinie c aufwärts. Die Taktfrequenz des Impulsgenerators 23 ist hier so niedrig gewählt, daß an der abfallenden Flanke des Impulses a der Zählerstand noch relativ niedrig ist; über die Leitung 24 bewirkt die abfallende Flanke des Impulses a das Setzen des Zählers beispielsweise in die Zählerstellung 999. Dies ist durch den Kurventeil d im obersten Diagramm der Fig. 3 angedeutet. Während des Passierens der Zahnlücke 6 (siehe Fig. 1) und damit der Pause zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen a zählt der Zähler 22 beispielsweise mit der dreifachen Frequenz abwärts, wie durch den Kurventeil e im obersten Diagramm der Fig. 3 angedeutet. Damit liegt bei Beginn des nächsten Aus-.All output signals of the Hall element 9 are the input 20 of the Circuit supplied, and they pass via line 21 to a not shown arrangement for counting the pulses generated by the teeth 3. All Output signals of the Hall element 9, however, arrive at the input 20 according to the arrows also to the circuit point 20and and thus both to the counter 22 and to the clock pulse generator 23 for the counter. The counter 22 can count up and down. The course of the Counter reading as a function of the output signals of the Hall element 9, as they are reproduced in the bottom diagram of FIG. 3, this is in the top diagram Figure shown. The counter 22 counts at a certain frequency during the Passing a tooth 3 under the sensor arrangement, i.e. during the pulse a, according to diagram line c upwards. The clock frequency of the pulse generator 23 is selected here so low that the counter reading is on the falling edge of pulse a is still relatively low; via the line 24 causes the falling edge of the Pulse a setting the counter, for example in counter position 999. This is indicated by the curve part d in the top diagram of FIG. During the Passing the tooth gap 6 (see Fig. 1) and thus the break between successive The counter 22 counts pulses a downwards, for example, at three times the frequency, as indicated by the curve part e in the top diagram of FIG. So lies at the beginning of the next out.

gangssignals des Hallelements 9 also wieder ein definierter Zählerstand vor.output signal of the Hall element 9 so again a defined count before.

Nimmt man nun entsprechend dem Verlauf des untersten Diagramms in Fig. 3 an, daß der in Fig. 1 dargestellte Zustand auftritt, also auch das Füllstück 5 unter der Sensoranordnung liegt, so erfolgt eine erneute Aufwärtszählung durch den Zähler 22 mit der einfachen Taktfrequenz, jedoch jetzt infolge der Überbrückung des Zahnabstands 6 bis auf den Zählerstand 000, der also nur dann auftritt, wenn sich auch das Füllstück 5 unter der Sensoranordnung befindet. Am Schaltungspunkt 25, der zugleich einen Eingang des Flipflop 26 bildet, liegt dann eine positive Spannung vor, die das Flipflop 26 beim Auftreten der nächsten abfallenden Flanke im untersten Impulsdiagramm der Fig. 3 übernimmt. Diese Impulsflanke wird dem Flipflop 26 über die Leitung 24 zugeführt. Das Flipflop 26 gibt dann über seine Ausgangsleitung 27 den im mittleren Diagramm der Fig. 3 mit b bezeichneten Impuls ab, der das Bezugs- oder Zuordnungssignal darstellt. In dem angenommenen Ausführungsbeispiel stellt dieses Signal also eine bestimmte Zuordnung beispielsweise zu OT dar.If you now take according to the course of the bottom diagram in Fig. 3 indicates that the condition shown in Fig. 1 occurs, including the filler piece 5 is below the sensor arrangement, a renewed upward counting takes place the counter 22 with the single clock frequency, but now as a result of the bridging of the tooth spacing 6 up to the counter reading 000, which only occurs when the filler piece 5 is also located under the sensor arrangement. At the switching point 25, which at the same time forms an input of the flip-flop 26, is then a positive one Voltage before the flip-flop 26 when the next falling edge occurs in the lowest pulse diagram of FIG. 3 takes over. This pulse edge becomes the flip-flop 26 supplied via line 24. The flip-flop 26 is then on its output line 27 from the pulse labeled b in the middle diagram of FIG. 3, which is the reference or assignment signal. In the assumed embodiment this signal therefore represents a specific assignment to OT, for example.

Die Erfindung bietet mithin eine vorteilhafte Möglichkeit, trotz Vorhandenseins getrennter Zähne und Einzelmarkierungen mittels einer einzigen, einfach aufgebauten Sensoranordnung sowohl Winkel- als auch Zuordnungssignale zu gewinnen.The invention therefore offers an advantageous possibility, despite its presence separated teeth and individual markings by means of a single, simply structured To gain sensor arrangement both angle and assignment signals.

Dies gilt auch für den Fall, daß einer der Seitenschenkel der Magnetschenkel ist; dann stehen die beiden anderen Schenkel den Zähnen bzw. der Einzelmarkierung gegenüber, so daß im Magnetschenkel wieder beide magnetische Flüsse verlaufen.This also applies in the event that one of the side legs of the magnet leg is; then the two other legs are the teeth or the individual marking opposite, so that both magnetic fluxes run again in the magnet leg.

Claims

Claims device for obtaining signals for operation a machine, in particular for the ignition of an externally ignited internal combustion engine, with a rotating body rotating in synchronism with the machine, which on its circumference a closed row of equidistant teeth and in the direction of its Axis, on the other hand, offsets at least one individual marking, both of which are magnetic effective material, carries, further with a stationary sensor arrangement for extraction both from electrical angle signals through magnetic detection of the movement of the teeth as well as electrical assignment signals through magnetic detection the movement of the individual marking, and with a counter and pulse generator containing it Evaluation circuit for generating the operating signals for the machine by linking the electrical signals, characterized in that the individual marking (filler 5) extends over a circumferential area of the rotating body (flywheel 1), which corresponds at least to the distance (6) between two angle signals, and the sensor arrangement contains an E-shaped magnetic core (7) whose magnetic leg (middle leg 10) with a device (Hall element 9) for converting magnetic into electrical Signals is equipped and in the direction of the axis of the rotating body (1) against the Row of teeth (teeth 3) and the trajectory of the individual marking (5) is offset, while another leg (outer leg 12,13) of the magnetic core (7) in front of the Row of teeth (3) and the trajectory of the individual marking (5) ends, and that the Evaluation circuit is equipped with at least one counter (22), the when passing teeth (3) and tooth gaps (6) under the sensor arrangement in different Directions the pulses of the pulse generator (23) counts during these times Generates pulses of different frequencies.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the magnet leg as a center leg (10) of the magnetic core (7) a circumferential circumferential web (11) of the Rotary body (1) faces, next to which a circumferential groove (4) runs which has an interruption (filler piece 5) to form the individual marking, which in the circumferential direction at least over a gap (6) between successive ones Teeth (3) extends.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the device for converting magnetic signals into electrical signals is a Hall element (9) is.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the rotating body, the flywheel (1) and the teeth (3) components of a Ring gear for engaging the starter pinion of an internal combustion engine.