Verfahren und Anordnung mit induktivem Drehgeber zur Steuerung, insbesondere des Zündzeitpunkts von Brennkraftmaschinen

Abstract

 Induktiver Drehgeber zur Steuerung des Zündzeitpunkts von Brennkraftmaschinen, mit von einem Dauermagneten durch­setzter Spule und von einer Welle gedrehtem Jochrad, über dessen Umfang verteilt vorspringende, beabstandete Zahn­segmente an den Magnetpolen zur Spannungsinduktion vorbei­bewegt werden, wobei tangential benachbarte Zahnsegmente voneinander unterschiedlich weiten Abstand aufweisen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen induktiven Drehgeber zur Steuerung insbesondere des Zündzeitpunkts von Brennkraftma­schinen, mit von einem Dauermagneten durchsetzter Spule und von einer Welle gedrehtem Jochrad, über dessen Umfang ver­teilt vorspringende beabstandete Zahnsegmente an den Ma­gnetpolen zur Spannungsinduktion vorbeibewegt werden. Wei­ter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Zündung von Brennkraftmaschinen, insbesondere in Rasenmähern, Motor­sägen oder Trennschleifern unter Verwendung eines derarti­gen Drehgebers. Schließlich betrifft die Erfindung eine Kondensator-Zündanordnung mit einem Drehgeber der genannten Art.

[0002] Bei bekannten Kondensator-Zündanlagen erfolgt das Durch­schalten des elektronischen Schalters entweder durch einen Fremd-Zündimpulsgeber oder durch einen internen Zündimpuls­geber, der beispielsweise - ausgehend vom Ladezustand des Kondensators - über einen Spannungsteiler das benötigte Zündsignal erzeugt. Dabei ist es geläufig, den Zündzeit­punkt entsprechend dem Betriebszustand der Brennkraftma­schine, insbesondere abhängig von dessen Drehzahl, zu steu­ern. Hierfür ist beispielsweise der Einsatz vorgenannter, mit der Kurbelwelle eines Benzinmotores gekuppelter Segmen­träder bekannt; diese sind aus hochpermeablem, ferromagne­tischem Material gebildete Jochräder, über deren Umfang gleichmäßig verteilt Zahnsegmente radial oder axial vor­springen. Die Zahnsegmente wirken mit den Polschuhen eines

[0003] Dauermagneten zusammen, der mit einer Spule umgeben ist. Sobald sich das Jochrad dreht, wird in der Spule aufgrund der Veränderung des Luftspaltes zwischen den Polschuhen und des Jochrades und mithin des die Spulen durchsetzenden ma­gnetischen Flusses eine Wechselspannung induziert. Zur Aus­lösung einer Zündung muß bei den bekannten Jochrädern ein zusätzlicher Magnetstift o. ä. angebracht werden, um der die Zündung auslösenden Einheit die Winkelstellung des Jochrades mitzuteilen.

[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ohne zu­sätzliche Triggerelemente wie Magnetstift o. ä. ein Konden­sator-Zündsystem und insbesondere einen induktiven Drehge­ber hierfür so auszugestalten, daß bei einfachem Aufbau, kostengünstiger Herstellbarkeit und hoher Zuverlässigkeit im Betrieb der Zündzeitpunkt nach einer definierten Abso­lut-Winkel-/Drehstellung der Brennkraftmaschine bestimmt werden kann. Zur Lösung wird erfindungsgemäß bei einem in­duktiven Drehgeber der eingangs genannten Art vorgeschla­gen, daß benachbarte Zahnsegmente tangential voneinander unterschiedlich weiten Abstand aufweisen. Da die Anordnung dieser unterschiedlich weiten Abstände über den Umfang des Jochrads der nachgeschalteten Zündauslöseelektronik einpro­grammiert werden kann, ist es dieser mithin möglich, die Absolut-Dreh-/Winkelstellung der Brennkraftmaschine elek­tronisch zu erkennen und davon ausgehend den optimalen Zündzeitpunkt vor allem in der kritischen Start- und An­laufphase zu steuern. Hierfür besteht eine in der Praxis zweckmäßige Realisierung der Erfindung darin, lediglich zwei unterschiedliche Abstände vorzusehen, von denen einer, vorzugsweise der weitere bzw. größere Abstand, einzig zwei einander benachbarte Zahnsegmente betrifft. Der von diesen beiden Zahnsegmenten definierte Umfangsabschnitt weicht deutlich von den übrigen Zahnsegment-Umfangsabschnitten ab und kann infolgedessen über die induktive Signalgebung von der nachgeschalteten Auswerteelektronik erkannt und als Be­zugs- oder Referenzpunkt verwendet werden.

[0005] Um die Ableitung dieses Referenzpunktes aus den Drehgeber-­Signalen zu erleichtern, und um insbesondere hierfür Hard­ware- und/oder Rechenzeitaufwand einzusparen, sind nach ei­ner weiteren Ausbildung der Erfindung mit Vorteil zwei ge­sonderte Spulen vorgesehen, die je einem Magnetpol des die Spulen durchsetzenden Dauermagnetfeldes zugeordnet sind. Ferner kann es die weitere Verarbeitung der den Spulen ent­nommenen Ausgangssignale durch die nachgeschaltete Ver­arbeitungselektronik erleichtern, wenn der Abstand der Spu­len und/oder der Magnetpole dem mehr als nur zwei Zahnseg­mente betreffenden Abstand, also ggf. den kleineren gerin­geren Abstand entspricht. Hierdurch wird nämlich erreicht, daß die in den Spulen induzierten Spannungen zueinander etwa die konstante Phasenverschiebung aufweisen, d. h. die Halbwellen überlappen einander phasenstarr.

[0006] Die Herstellung des Jochrads erleichtert es, wenn - im Falle von zwei unterschiedlichen Abständen (s. o.) - der weitere bzw. größere Abstand das doppelte des kleineren Ab­stands beträgt. So kann beim Ausbilden der Zahnsegmente über den Umfang des Jochrads von dem kleineren Abstand als einheitlichen Abstand ausgegangen werden, wobei zur Erzie­lung des weiteren bzw. größeren Abstands lediglich ein Zahnsegment ausgelassen wird (Bildung einer Lücke).

[0007] Es liegt auf der Hand, daß zweckmäßigerweise mehr als zwei Zahnsegmente, also zumindest drei Zahnsegmente vorgesehen werden. So können im Rahmen erfindungsgemäßer Weiterbildun­gen zum Beispiel neun Zahnsegmente vorgesehen sein, zwi­schen denen ein tangentialer Regelabstand entsprechend ei­nem Winkel von 36° besteht, wobei gemäß dem obigen Gedanken ein Zahnsegment weggelassen wurde; infolgedessen entsteht ein lediglich zwei Zahnsegmente betreffender weiterer Ab­stand entsprechend einem Winkel von 72°.

[0008] Unter Anwendung des erfindungsgemäßen Drehgebers mit einem einzigen, weiteren Abstand läßt sich ein Verfahren zur Zün­dung von Brennkraftmaschinen, insbesondere in Rasenmähern, Motorsägen oder Trennschleifern wie folgt vorteilhaft ge­stalten: eine Zündzeitsteuerung leitet von dem Drehgeber Zündimpulse ab und steuert damit - verknüpt mit einprogram­mierten Betriebskennfeldern - entsprechend verzögert oder frühverstellt bzw. beschleunigt ein Schaltglied an, welches einen Kondensator über die Primärwicklung einer Zündspule entlädt; dabei erfolgt in der Startphase unterhalb einer Drehzahlgrenze die Zünd-Ansteuerung abhängig von der Win­kelstellung der von den weiter beabstandeten Zahnsegmenten gebildeten Lücke des Jochrads. Hierdurch kann gewährleistet werden, daß die Zündung bezüglich des (oberen) Todpunkts der Brennkraftmaschine immer im optimalen Zeitpunkt er­folgt, weil durch die erfindungsgemäße Markierung des Jochrads an dessen Umfang die Zündzeitsteuerung stets von der absoluten Winkelstellung ausgehen kann. Damit ist es möglich, daß im Startdrehzahlbereich unabhängig von Drehl­zahlschwankungen oder Schwankungen der Winkelgeschwindig­keit die Zündung immer in einer bestimmten Segmentradstel­lung erfolgt und daß nach Erreichen einer bestimmten Dreh­zahl der Zündzeitpunkt drehzahlabhängig gesteuert wird.

[0009] Insbesondere ist es in Weiterbildung der Erfindung denkbar, in der Startphase die Zündansteuerung mit oder nach dem Vorbeibewegen eines der der Lücke nachfolgenden Zahnseg­mente am Magnetpol des Dauermagneten erfolgen zu lassen. In der Praxis hat sich hierbei das dritte Zahnsegment zur Aus­lösung einer von der absoluten Jochrad-Drehstellung abge­leiteten Zündung bewährt.

[0010] Vielfach ist es wünschenswert, daß die Zündungsauslösung mit dem dritten Zahnsegment bzw. dem davon abgeleiteten Im­puls nur dann erfolgt, wenn die Drehzahl des Motors beim Vorbeibewegen des zweiten und dritten Zahnsegments nach der Lücke an den Magnetpolen bzw. Polschuhen über einen pro­grammierten Schwellwert liegt. Zu diesem Zweck besteht eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, in der Startphase die Zünd-Ansteuerung abhängig von der Win­kelgeschwindigkeitsmessung mittels zweier benachbarter Zahnsegmente erfolgen zu lassen.

[0011] In Weiterführung dieser Gedanken ist zur konkreten Ausge­staltung des Verfahrens nach der Erfindung folgender Ablauf vorgesehen: In der Startphase wird die Winkelgeschwindig­keit mittels der Zeitspanne zwischen dem Vorbeibewegen des zweiten und dann des dritten Zahnsegments nach der Lücke ausgezählt, und erst wenn das Zählergebnis einen bestimmten Schwellwert überschreitet, wird die Zündung mit der Vorbei­bewegung des dritten Zahnsegments am Polschuh ausgelöst. Ab einer Drehzahl von etwa 1 500 U/min wird gemäß dem konkre­ten Verfahrensablauf die Winkelgeschwindigkeit im von dem ersten und zweiten Zahnsegmenten gebildeten Intervall aus­gezählt. Gleichzeitig wird die Zünd-Ansteuerung im Bereich zwischen der zweiten und der dritten Zahnsegmentlücke aus­gelöst. Hierdurch wird eine Frühverstellung der Zündung möglich. Bei Drehzahlen über 5 000 U/min wird die Frühver­stellung derart erweitert, daß vor vollendeter Vorbei­bewegung des zweiten Zahnsegments an einem (abgetasteten) Magnetpol die Zündung angesteuert werden kann. Diese ex­treme Frühverstellung ist möglich, weil in diesem Drehzahl­bereich die Drehzahlschwankungen gering sind.

[0012] Auf der Basis des erfindungsgemäßen Drehgebers mit ledig­lich einem nur zwei Zahnsegmente betreffenden weiteren Ab­stand und zwei an je einem Magnetpol angeordnete, geson­derte Spulen lassen sich bekannte Kondensator-Zündanordnun­gen (vgl. DE-OS 36 08 740 derselben Anmelderin) vorteilhaft weiterbilden, so daß insbesondere das zuvor erläuterte Ver­fahren durchgeführt werden kann.

[0013] So werden in den beiden gesonderten Spulen induzierte Span­nungshalbwellen mit jeweils gleicher Polarität abgegriffen und einem mit einer Zündspule verbundenen Kondensator zu dessen Aufladung zugeführt. Mittels eines mit dem Konden­sator gekoppelten Entladeschalter, der zweckmäßig von der oben genannten Zündzeitsteuerung betätigt wird, kann dann entsprechend einem Zündkennfeldprogramm der Kondensator zum gewünschten Zeitpunkt entladen werden. Die in den beiden Spulen induzierten Spannungswellen anderer, entgegensetzter Polarität werden je einem gesonderten Impulsformer, deren Ausgänge in einen Impulsauswertungsteil münden, welcher aus den Eingangsimpulsen mit jeder vollständigen Jochrad-Umdre­hung einen Einzelimpuls (pro Umdrehung) erzeugt; dieser entspricht dabei einer absoluten Dreh-Winkelstellung des Jochrads. Der Impulsauswertungsteil kann beispielsweise so dimensioniert sein, daß der Einzelimpuls immer dann auf­tritt, wenn der obere Totpunkt der Brennkraftmaschine er­reicht ist. Jedenfalls kann dieser Einzelimpuls als absolu­ter Bezugspunkt dienen, wovon ausgehend der Zündzeitpunkt je nach Zustand der Brennkraftmaschine und einprogrammier­ter Betriebskennfelder von der Steuerungselektronik spezifiziert werden kann.

[0014] Im Rahmen der Erfindung kann der Impulsauswertungsteil mit­tels einer Mikrocomputerschaltung mit entsprechender Soft­ware oder einem festverdrahtetem, digitalen Schaltwerk re­alisiert werden. In letzte Richtung geht eine besonders vorteilhafte, aufwandsparende Schaltungsvariante: Der Im­pulsauswertungsteil weist eingangsseitig ein zustandsge­steuertes bzw. statisches und ausgangsseitig ein taktflankengesteuertes bzw. dynamisches Speicherelement auf; die Speicherelemente sind zweckmäßigerweise als Flip-­Flop realisiert. Sie sind miteinader in Kaskade bzw. hin­tereinander angeordnet, wobei das auf die eine der beiden Spulen basierende Eingangspulssignal zur Übernahme-Ansteue­rung des ausgangsseitigen, dynamischen Speicherelements so­wie zum Rücksetzen beider Speicherelemente dient. Das auf die andere Spule zurückgehende Eingangspulssigenal wird zum Setzen des eingangsseitigen, statischen Speicherelements verwendet. Diese Schaltungsvariante ist vor allem auf die oben genannte Ausbildung des Drehgebers abgestellt, bei der der Abstand der Spulen und/oder Magnetpole dem mehr als nur zwei Zahnsegmente betreffenden, kleineren (Regel-)Abstand entspricht. Dann überlappen sich die von den gesonderten Spulen abgeleiteten Halbwellen und die darauf mittels Schmitt-Trigger geformten Impulse. Tritt die Lücke am Um­fang des Jochrads an einem der Magnetpole auf, wird nur ein Impuls von einer der beiden Spulen erzeugt, der zum Setzen des eingangsseitigen Speicherelements in einen definierten Zustand dient. Tritt darauffolgend allein ein Impuls von der anderen Spule auf, kann der entsprechende Impuls das ausgangsseitige Speicherelement zur Übernahme des Ausgangs des eingangsseitigen Speicherelements angesteuert werden. Bewegen sich nunmehr die beiden nächsten Zahnsegmente gleichzeitig an je einem Magnetpol vorbei, entstehen wieder gleichzeitig in jeder Spule ein Impuls, und die Speichere­lemente werden zurückgesetzt.

[0015] Im Rahmen einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Zündan­ordnung wird der Einzelimpuls einem Gesamtzeitzähler für eine vollständige Umdrehung zugeführt, und das Ausgangssi­gnal des Gesamtzeitzählers beeinflußt einen mit program­mierten Zündkennfeldern verknüpften Impuls- und Verzöge­rungs-Generator; dessen Ausgangsimpulse dienen dann zum An­steuern des Entladeschalters und damit verbunden zum Entla­den des Kondensators. Hierdurch läßt sich, insbesondere wenn die Brennkraftmaschine sich nicht mehr in dem Zustand der Startphase befindet, eine gewünschte, drehzahlabhängige Frühverstellung des Zündzeitpunkts herbeiführen, wenn die Zündkennfelder entsprechend codiert sind. Mit Hilfe eines durch Hardware oder Software realisierten Umschaltteils, der entsprechend der Startphase und der normalen, unter Last fahrenden Betriebsphase umschaltet, können entspre­chende Zweige oder Kurven innerhalb des Betriebskennfelds je nach Umschaltzustand durchfahren werden.

[0016] Um in der Startphase der Brennkraftmaschine bei zu niedri­ger Momentandrehzahl eine Zündung zu verhindern, ist mit Vorteil als Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß dem Generatorausgang und dem Entladeschalter ein Zusatzschalte­lement zwischengeschaltet ist; dieses wird von einem Momen­tanzeitzähler zur Drehzahlmessung angesteuert, der die zeitliche Aufeinanderfolge zweier benachbarter Zahnsegmente an den Magnetpolen vorbei abtastet. Die Ansteuerung selbst erfolgt in Abhängigkeit von ein oder mehreren vorprogram­mierten Schwellwerten, die vorgegebenen Mindestdrehzahlen entsprechen.

[0017] Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Aus­führungsbeispiels der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Darin zeigen:

Fig. 1 schematisch die Geräte- und Funktionsanordnung eines erfindungsgemäßen Kondensator-Zündsystems,

Fig. 2 ein Schaltbild des Impulsauswertungsteils und

Fig. 3 ein Impuls- und Zeitdiagramm bezüglich des Impuls­auswertungsteils und

Fig. 4 ein Flußdiagramm betreffend eine Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

[0018] Wie in Fig. 1 veranschaulicht, besteht der erfindungsgemäße Drehgeber 1 aus einem Jochrad 2 und einem Zündmodul 3. Das Jochrad 2 ist mit einer (nicht gezeigten) Welle einer Brennkraftmaschine drehstarr gekoppelt und besitzt über seinem Umfang verteilt im gezeichneten Beispiel radial vor­springende Zahnsegmente 41 bis 49. Die Zahnsegmente besit­zen einen regelmäßigen Tangentialabstand voneinander ent­sprechend einem Winkel von 36°, was bei voller Ausnutzung des Umfangs des Jochrads 2 eine Gesamtzahl von zehn Zahn­segmente ergeben würde. Jedoch ist erfindungsgemäß - in der Darstellung etwa im linken unteren Quadranten - eine größere Zahnsegmentlücke 6 entsprechend einem Winkelabstand von 72° ausgebildet, indem beim regelmäßigen Anbringen der Zahnsegmente das zehnte weggelassen wurde. Bei Bewegung des Jochrads 2 gemäß Drehrichtung 5 werden die Zahnsegmente 41 bis 49 sukzessive an zwei Polschuhen 7, 8 vorbeibewegt. Diese sind von dem Feld eines Dauermagneten 9 durchsetzt sowie je von einer ersten Spule L1 und einer zweiten Spule L2 umgeben. Bei Drehung des Jochrads 2, welches der Her­stellung eines magnetischen Rückschlusses dient, werden die Luftspalte zwischen dem Jochrad 2 und den Polschuhen 7 bzw. 8 abwechselnd vergrößert und verkleinert, was eine Änderung des magnetischen Flusses durch die beiden Spulen L1, L2 hervorruft. Dadurch wird an der Spule eine Spannung indu­zieert, die etwa den Signalverläufen a, b über die Zeit t gemäß Fig. 3 entspricht. Hiernach überlappen an jeder Spule abgegriffene, positive und negative Halbwellen, was dadurch zustandekommt, daß der Abstand der Polschuhe 7, 8 voneinan­der etwa dem (kleineren) Regelabstand der Zahnsegmente 41 bis 49 entspricht, mit Ausnahme der die größere Lücke 6 be­grenzenden Zahnsegmente 41 und 49.

[0019] Mittels Gleichrichter-Dioden DL1 und DL2 werden die an den Spulen L1, L2 abgegriffenen, positiven Halbwellen jeweils dem Kondensator CL zu dessen Aufladung zugeführt. Einer Freilaufdiode DS parallel geschaltet ist ein Entlade­schalter Thy, im gezeichneten Ausführungsbeispiel ein Thy­ristor, der vom Ausgang 10 der Zündzeitsteuerung 11 betä­tigt wird.

[0020] Die Zündzeitsteuerung 11 kann als Mikrorechner oder kunden­spezifisch integrierter Schaltkreis realisiert sein. Sie besitzt je einer der beiden Spulen L1, L2 zugeordnete Ein­gänge 13 bzw. 14, denen je eine Gleichrichter-Diode DL3 bzw. DL4 so vorgeschaltet sind, daß ausschließlich die in den beiden Spulen L1, L2 induzierten negativen Halbwellen durchgelassen werden. Jeden der beiden Gleichrichter-Dioden DL3, DL4 ist ein invertierender Impulsformer IF1, IF2 nach­geschaltet, der aus den Halbwellen digital verarbeitbare Impulse erzeugt. Hierfür können beispielsweise invertie­rende Schmitt-Trigger (vgl. Fig. 2) eingesetzt werden. Die hierdurch zu positiven Impulsen D1, D2 geformten negativen Halbwellen aus den Spulen L1, L2 werden danach in ein Im­pulsauswerteteil 15 geleitet, das hieraus pro volle Umdre­hung des Jochrads 2 einen Einzelimpuls generiert. Dieser entspricht aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Impulsauswertungsteils 15 einer bestimmten Absolut-Win­kelstellung des Jochrades 2, bei der nämlich die Lücke 6 noch dem Polschuh gegenüberliegt, der vom Nordpol-Magnet­feld durchsetzt ist.

[0021] Der Einzelimpuls D3 wird zunächst einem der Messung der Drehzahl n für eine ganze Umdrehung dienenden Funktionsmo­dul 16 zugeführt, dessen Meßausgang 17 einen Impuls- und Verzögerungszeit-Generator 18 beeinflußt. Dieser Funktions­ modul 18 ist noch zusätzlich mit einem Speichermodul 19 mit Betriebskennfeldern, die z. B. die Maschinendrehzahl n als Parameter enthalten, funktionsmäßig verknüpft. Beeinflußt vom Drehzahlmessungsmodul 16 und vom Betriebskennfeld-Modul 19 erzeugt der Impuls-Verzögerungsmodul 18 gegebenenfalls frühverstellte Ansteuerungssignale, die dem Thyristor Thy zugeführt werden, woraufhin dieser durchschaltet und dabei den Kondensator über die Zündspule LZ entlädt.

[0022] Ferner umfaßt die Zündzeitsteuerung 11 einen die Momentan­drehzahl bzw. -winkelgeschwindigkeit anhand zweier benach­barter Zahnsegmente 41 bis 49 ermittelnden Zählermodul 20, der abhängig von der Momentan-Winkelgeschwindigkeit w den Ausgang 10 der Zündzeitsteuerung 11 bzw. des Impulsverzöge­rungsmoduls 18 zum Thyristor Thy durchschaltet, indem er über seinen Ausgang 21 (gestrichelt gezeichnet) ein Schalt­element 22 entsprechend betätigt. Gemäß Fig. 1 verarbeitet der Zählermodul 20 noch zusätzlich den Einzelimpuls D3 am Ausgang des Impulsauswertemoduls 15 und kommuniziert mit einem weiteren Speichermodul 23, der Mindest-Winkelge­schwindigkeiten entsprechende Schwellwerte sw enthält.

[0023] In Fig. 2 ist die Ausführung des Impulsauswertungsmoduls 15 als fest verdrahtete Schaltwerkslogik dargestellt: Die an je einer der beiden Spulen L1, L2 abgegriffenen, negativen Halbwellen werden je einem Schmitt-Trigger ST1, ST2 zuge­führt, der hieraus invertierend positive Impulse D1 und D2 erzeugt (vgl. die Signalverläufe c) und d) in Fig. 3). Die von der ersten, gemäß Fig. 1 vom Südpol-Magnetfeld durch­setzten Spule L1 abgeleitete Impulsfolge D1 wird dem Reset-­Eingang R1, und die von der anderen Spule L2 mit entgegen­ gesetzt polarisiertem Magnetfeld abgeleitete Impulsfolge D2 dem Set-Eingang S1 eines an sich bekannten RS-Flip-Flops FF1 zugeführt. Vorzugsweise ist dem Reset-Eingang R1 ein RC-Hochpaß DG als Differenzierglied unmittelbar vorgeschal­tet, der aus dem Kondensator C und dem gegen Masse geschal­teten Widerstand R besteht. Der komplementäre Ausgang Q1 des RS-Flip-Flops FF1 ist unmittelbar mit dem Dateneingang D eines in Kaskade bzw. Serie nachgeschalteten, an sich be­kannten D-Flip-Flops FF2 verbunden. Der Reset-Eingang R2 des D-Flip-Flops FF2 ist direkt, und dessen auf positive Flanken ansprechender Takteingang CL mittelbar über ein invertierendes Gatter I mit dem Ausgang des ersten Schmitt-­Triggers ST1 verbunden, der die negativen Halbwellen der vom magnetischen Südpol durchsetzten Spule L1 zu Impulsen formt. Das Ausgangssignal des gesamten Schaltwerks gemäß Fig. 2 wird durch den nicht-invertierenden Ausgang Q2 des D-Flip-Flops FF2 gebildet, an dem pro Umdrehung des Jochrads 2 (vgl. Fig. 1) ein Einzelimpuls zur Verfügung steht, wie nachfolgend näher erläutert.

[0024] In Fig. 3 sind Signalverläufe a) bis g) über die Zeit t dargestellt. Die Signalverläufe a) und b) geben die in den Spulen L1, L2 induzierten Spannungen wieder, wobei die ohne Steigung verlaufenden geradlinigen Abschnitte 24a, 24b auf­grund der Zahnsegmentlücke 6 im Jochrad 2 (vgl. Fig. 1) entstehen. Aus diesen induzierten Schwingungen werden mit­tels der Schmitt-Trigger ST1, ST2 (vgl. Fig. 2) die Signalverläufe c) - von der ersteren Spule L1 abgeleitete erste Impulsfolge D1 - und d) - von der zweiten Spule L2 abgeleitete zweite Impulsfolge D2 - abgeleitet, wobei deren länger impulslose Abschnitte 24c, 24d den oben genannten, geradlinigen Abschnitten 24a, 24b entsprechen. Während des Zeitpunktes I ist das RS-Flip-Flop FF1 gesetzt und das D-­Flip-Flop FF2 zurückgesetzt. Jede ansteigende, positive Flanke der ersten Impulsfolge D1 legt den Takteingang Cl des D-Flip-Flops FF2 auf logisch "0". Das Differenzierglied DG erzeugt aus der ersten Impulsfolge D1 entsprechende nadelförmige kurze Impulse D1.1, deren Länge über die Dimensionierung des RC-Hochpasses so bemessen ist, daß das RS-Flip-Flop FF1 gerade sicher zurückgesetzt wird. Der invertierende Ausgang Q1 des RS-Flip-Flops FF1 liegt dann auf logisch "1".

[0025] Die darauf folgende, ansteigende positive Flanke der zwei­ten Impulsfolge D2 setzt das RS-Flip-Flop FF1, das demnach zum Zeitpunkt II gesetzt ist. Die dann folgende, abfallende Flanke der zweiten Impulsfolge D2 hat dabei keine Auswir­kung. Die nachfolgende, abfallende Flanke der ersten Im­pulsfolge D1 ergibt für den Takteingang Cl des D-Flip-Flops FF2 aufgrund des zwischengeschalteten Inverters I eine an­steigende Flanke bzw. einen positiven Impuls. Dies löst die Übernahme des Pegelzustands am Dateneingang D des Daten-­Flip-Flops FF2 nach dessen (nicht invertierenden) Ausgang Q2 aus. War der Dateneingang D vorher auf logisch "0", ändert sich der Ausgang Q2 des Daten-Flip-Flops FF2 nicht. Der darauffolgende Impuls der zweiten Impulsfolge D2 zum Zeitpunkt III hat keine Auswirkung. Das RS-Flip-Flop FF1 war zuvor gesetzt und bleibt gesetzt.

[0026] Zum Zeitpunkt IV wird das RS-Flip-Flop FF1 durch die über das Differenzierglied DG erzeugte Impulsfolge D1.1 zurück­gesetzt. Da nun der Setzimpuls aufgrund der zweiten Impuls­ folge D2 fehlt, liegt der Daten-Eingang D des D-Flip-Flops auf logisch "1". Mit der nächsten abfallenden Flanke der Impulsfolge D1 (vgl. Zeitpunkt V) wird über den Inverter I am Takteingang Cl des D-Flip-Flops FF2 eine Daten-Übernahme am Eingang D ausgelöst und mithin das D-Flip-Flop FF2 ge­setzt. Das bedeutet den Ausgangspegel logisch "1" am Aus­gang Q2, der den Einzelimpuls D3 pro Umdrehung des Jochrads 2 bildet (vgl. g) in Fig. 3).

[0027] Hieraus läßt sich folgern, daß der Einzelimpuls D3 pro Um­drehung im wesentlichen durch die Impulslücke 24d der zwei­ten Impulsfolge D2 entsteht, die im Beispiel auf die zweite, vom magnetischen Nordpolfeld durchsetzte Spule L2 basiert. Es liegt deshalb durchaus noch im Rahmen erfin­dungsgemäßer Abwandlungen, das Erkennen und die Abtastung der Lücke 6 des Jochrads 2 bzw. des impulslosen Abschnitts (Impulslücke) 24d der zweiten Impulsfolge D2 mit nur einer einzigen Spule zu bewerkstelligen.

[0028] Abschließend sei anhand des Flußdiagramms in Fig. 4 eine Realisierungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht: Der die Drehzahl n für eine ganze Umdre­hung des Jochrads 2 messende Funktionsmodul 16 führt je nach Drehzahlwert eine Programmverzweigung 25 durch: Liegt die Drehzahl unter 1 500 U/min, wird in den Pfad 26, andernfalls in den Pfad 27 verzweigt. Im Pfad 26 ist eine Momentandrehzahlermittelung, z. B. zwischen dem zweiten und dritten Zahnsegment (vgl. z. B. Bezugsziffern 42 und 43 in Fig. 1) nach der Zahnsegmentlücke 6 des Jochrads 2 vorgese­hen, die vom die Momentanwinkelgeschindigkeit w ermitteln­den Zählermoduls anhand des zweiten Pulssignals D2 durchgeführt wird (vgl. Funktionsblock 28 in Fig. 4). Dann erfolgt eine Abfrage 29, ob die Momentanwinkelgeschwindig­keit w bestimmte im Speichermodul 23 gem. Fig. 1 abgelegte Schwellwerte SW entsprechend vorprogrammierten Mindestdreh­zahlen übersteigt. Solchenfalls wird nach starr mit dem dritten Zahnsegment 43 erfolgter Zündung 30 (vgl. Warte­schleife 35), andernfalls ohne Zündung zum Verfahrens- bzw. Programmstartpunkt ZÜND zurückgesprungen.

[0029] Wird aufgrund einer NEIN-Entscheidung der Programmverzwei­gung 25 in den Pfad 27 geleitet, weil die über eine gesamte Umdrehung des Jochrads 2 ermittelte Drehzahl 1 500 U/min übersteigt, erfolgt eine Abfrage 31, ob die resultierende Drehzahl n 5 000 U/min übersteigt. Solchenfalls wird die Zündung in das von dem ersten und zweiten Zahnsegment nach der Lücke gebildete Intervall (vgl. Zahnsegmente 41 und 42 in Fig. 1) zugelassen gemäß Funktionsblock 32 mit nach­folgendem Zündblock 30. Die Zündung kann aber auch ent­sprechend dem abgelegten Betriebskennfeld innerhalb des vom zweiten und dritten Zahnsegment 42 und 43 definierten In­tervalls ausgelöst werden. Liegt die auf eine Gesamtumdre­hung bezogene Drehzahl n unter 5 000 U/min, wird die momen­tane Winkelgeschwindigkeit w im vom ersten und zweiten Zahnsegment 41, 42 nach der Lücke 6 definierten Intervall ermittelt bzw. überwacht - vgl. Funktionsblock 33. Mithin kann innerhalb des vom zweiten und dritten Zahnsegment 42 und 43 definierten Intervalls die Zündung 30 frühverstellt bis zum zweiten Zahnsegment 42 vorgenonmmn werden - vgl. Funktionsblock 34. Die Frühverstellung 32, 34 erfolgt je­weils, wie durch die im Speichermodul 19 (Fig. 1) abgeleg­ten Betriebskennfelder BKF spezifiziert.

Ansprüche

1. Induktiver Drehgeber zur Steuerung des Zündzeitpunkts von Brennkraftmaschinen, mit von einem Dauermagneten durchsetzter Spule und von einer Welle gedrehtem Jo­chrad, über dessen Umfang verteilt vorspringende, be­abstandete Zahnsegmente an den Magnetpolen zur Span­nungsinduktion vorbeibewegt werden, dadurch gekenn­zeichnet, daß die tangential benachbarten Zahn­segmente (41 bis 49) voneinander zwei unterschiedlich weite Abstände (6, 39) aufweisen, von denen einer, vorzugsweise der weitere (6), einzig zwei benachbarte Zahnsegmente (41, 49) betrifft.

2. Drehgeber nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei gesonderte Spulen (L1, L2), die je einem Magnetpol (N,S, 7, 8) zugeordnet sind.

3. Drehgeber nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­net, daß der Abstand der Spulen (L1, L2) und/oder Ma­gnetpole (N, S, 7, 8) dem geringeren oder dem mehr als nur zwei Zahnsegmente (41 bis 49) betreffenden Abstand (39) entspricht.

4. Drehgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere bzw. größere Abstand (6) das doppelte des kleineren Abstands (39) beträgt.

5. Drehgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehr als zwei Zahnsegmente (41 bis 49)

6. Drehgeber nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine innerhalb eines weiten Bereichs variierte Anzahl von Zahnsegmenten, wie zum Beispiel neun Zahnsegmente (41 bis 49), von denen zwischen zweien (41, 49) ein tangentialer Abstand (6) entsprechend einem Winkel von 72°, und zwischen den sonstigen (41 bis 49) je ein Abstand (39) von 36° besteht.

7. Verfahren zur Zündung von Brennkraftmaschinen, insbe­sondere Rasenmähern, Motorsägen oder Trennschleifern, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zündzeitsteuerung (11) von einem Drehgeber (1) nach Anspruch 1 und 5 oder 6 Zündimpulse (D2) ableitet und damit anhand einprogranmierter Betriebskennfelder (19, BKF) ggf. verzögert oder frühverstellt ein Schaltglied (Thy) ansteuert, welches einen Kondensator (CL) über die Primärwicklung einer Zündspule (LZ) entlädt, wobei in der Startphase unterhalb einer Drehzahlgrenze (25) die Zünd-Ansteuerung abhängig von der Winkelstellung der von den weiter beabstandeten Zahnsegmenten (41, 49) gebildeten Lücke (6) des Jochrads (2) erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Startdrehzahlbereich unabhängig von Drehzahl­schwankungen oder Schwankungen der Winkelgeschwindig­keit die Zündung immer in einer bestimmten Segment­radstellung erfolgt und daß nach Erreichen einer bestimmten Drehzahl der Zündzeitpunkt drehzahlab­hängig gesteuert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­zeichnet, daß in der Startphase die Ansteuerung mit oder nach dem Vorbeibewegen eines der der Lücke (6) nachfolgenden Zahnsegmente am Magnetpol, vorzugsweise des dritten Zahnsegments (43), erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­zeichnet, daß in der Startphase die Zünd-Ansteuerung abhängig von einer Winkelgeschwindigkeitsmessung (20) mittels zweier, benachbarter Zahnsegmente erfolgt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Startphase die Winkel­geschwindigkeit (w) mittels des zweiten und dritten Zahnsegments (42, 43) nach der Lücke (6) ausgezählt wird und bei deren Überschreiten eines Schwellwertes (SW) die Zünd-Ansteuerung (30) unmittelbar mit dem dritten Zahnsegment (43) nach der Lücke (6) erfolgt, daß ab einer Drehzahl (n) von mindestens 1 500 U/min die Winkelgeschwindigkeit (w) mittels des ersten und zweiten Zahnsegments (41, 42) ausgezählt wird und die Zünd-Ansteuerung (30) abhängig vom Betriebskennfeld (BKF) nach dem zweiten und vor dem vierten Zahn­segment (42, 44) erfolgt, und daß bei einer Drehzahl (n) über 5 000 U/min vor vollendeter Vorbeibewegung des zweiten Zahnsegments (42) an einem Magnetpol (N, S, 7, 8) die Zünd-Ansteuerung, (30) freigegeben wird.

12. Kondensator-Zündanordnung, gekennzeichnet durch einen Drehgeber (1) nach Anspruch 1, 2 und gegebenenfalls einem der Ansprüche 3 bis 6, insbesondere zur Durch­führung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei mittels in den beiden Spulen (L1, L2) indu­zierter Spannungshalbwellen jeweils gleicher Polari­tät ein mit einer Zündspule (LZ) verbundener Konden­sator (CL) aufgeladen und mittels eines Entlade­schalters (Thy) entsprechend einem Zündkennfeld­ programm (BKF) entladen wird, und die Halbwellen ent­gegengesetzter Polarität der beiden Spulen (L1, L2) je einem Impulsformer (IF1, IF2) zugeführt werden, deren Ausgänge in einen Impulsauswertungsteil (15) führen, welcher mit jeder vollendeten Jochrad-Umdre­hung (5) einen Einzelimpuls (D3) erzeugt, der einer absoluten Winkelstellung des Jochrads (2) entspricht.

13. Zündanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­net, daß der Impulsauswertungsteil (15) eingangs­seitig ein zustandsgesteuertes und ausgangsseitig ein taktflankengesteuertes Speicherelement (FF1, FF2) aufweist, die miteinander in Kaskade angeordnet sind, wobei das auf die eine Spule (L1) basierende Ein­gangssignal (D1) zur Übernahme-Ansteuerung (Cl) des ausgangsseitigen Speicherelements (FF2) und das auf die andere Spule (L2) basierende Eingangssignal (D2) zum Setzen des eingangsseitigen Speicherelements (FF1) dient.

14. Zündanordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Einzelimpuls (D3) pro Umdrehung des Jochrads (2) einem Gesamtzeitzähler (16) für eine vollständige Umdrehung des Jochrads zugeführt wird, und das Ausgangssignal (17) des Gesamtzeitzählers (16) einen mit programmierten Zündkennfeldern (BKF) verknüpften Impuls- und Verzögerungs-Generator (18) beeinflußt, dessen Ausgangsimpulse (10) den Entlade­schalter (Thy) ansteuern.

15. Zündanordnung nach einem Anspruch 14, dadurch gekenn­zeichnet, daß dem Generatorausgang (18, 10) und dem Entladeschalter (Thy) ein Schaltelement (22) zwischengeschaltet ist, welches von einem Zeitzähler (20) zur Messung der Momentanwinkelgeschwindigkeit (w) anhand zweier benachbarter Zahnsegmente (42, 43) angesteuert wird nach Maßgabe programmierter Schwell­werte (SW) entsprechend vorgegebener Mindestdreh­zahlen.

Zeichnung