DE10206935A1 - Zündsystem und Steuerverfahren für selbiges - Google Patents

Abstract

Ein Rotor (10, 40, 50) hat Zähne an einem Rotorkörper. Die Zähne geben feste Zündzeitgebungen sowohl für eine normale Drehung als auch für eine Rückwärtsdrehung an. Die Zähne geben außerdem Startpositionen (250, 210, 230), (221, 241, 201), (442, 422, 421), (431, 441, 421), (551), (540) einer Berechnungszündsequenz und einer übermäßig vorgerückten Zündsequenz sowohl für die normale Drehung als auch für die Rückwärtsdrehung an. Einer der Zähne (20, 42, 52) ist länger als der andere Zahn, um ein Signal zum Bestimmen einer Drehrichtung auf der Grundlage eines erfassten Signals von einem Zeitgebungssensor (30) zu liefern. Bei einem stabilen Drehzustand startet ein Rückwärtszählprozess, wenn die Startposition (250, 210, 230), (221, 241, 201), (442, 422, 421), (431, 441, 421), (551), (540) erfasst wird, die sich an der Vorwärtsseite in der Drehrichtung von dem zu zündenden Zylinder befindet, und die Zündkerze (37) des Soll-Zylinders erzeugt Funken, wenn der Zählprozess abgeschlossen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Zündsystem und auf ein Steuerverfahren für ein Zündsystem, das bei einer Verbrennungskraftmaschine (nachfolgend wird die Verbrennungskraftmaschine als Kraftmaschine bezeichnet) verwendbar ist, die in zwei Richtungen, nämlich in einer normalen Drehung und in einer Rückwärtsdrehung, drehen kann.

Fahrzeuge kleiner Größe wie zum Beispiel ein Motorrad, ein Moped, ein Motorroller, ein Motorschlitten oder dergleichen, haben üblicherweise keinen Rückwärtsgang, damit sie kompakt und leicht sind. Für ein Fahrzeug, das keinen Rückwärtsgang auswählen kann, ist ein Kraftmaschinenzündsystem in der JP-A-11- 82270 als ein Stand der Technik offenbart, das eine Rückwärtsbewegung zulässt, indem die Kraftmaschine in einer Rückwärtsrichtung dreht.

Gemäß dem in der Offenlegungsschrift offenbarten Zündsystem hat das System einen Rotor, der einen Zahn hat, der eine Winkelposition eines sich zwischen einem Verdichtungshub und einem Ausdehnungshub befindliche oberen Totpunktes (OT) abdeckt. Das System erzeugt einen Funken an einer Zündkerze eines Kraftmaschinenzylinders, der dann auszulösen ist, wenn ein Referenzsignal von dem Zahn während einer Leerlaufphase der Kraftmaschine erfasst wird. Andererseits legt das System in einem stabilen Antriebszustand einen Zählerwert eines Zählers oder dergleichen fest, wenn das Referenzsignal des Zahns erfasst wird, und es erzeugt einen Funken an der Zündkerze, wenn ein Rückwärtszählprozess des Zählerwertes abgeschlossen ist. Die Zündzeitgebung der Zündkerze wird stets geringfügig von dem OT von jedem Zylinder vorgerückt.

Gemäß dem in der JP-A-11-82270 offenbarten Zündsystem dreht sich jedoch der Rotor nahezu um eine volle Umdrehung von einer Erfassung des Referenzsignals für den Soll-Zylinder bis zu einer Funkenbildung in dem Soll-Zylinder, da an dem Rotor nur ein Zahn ist. Dies bedeutet, dass die Rückwärtszählperiode zu lang ist. Daher kann eine Zündzeitgebung versetzt werden, falls sich eine Kraftmaschinendrehzahl während des Rückwärtszählprozesses ändert. Es ist möglich, eine Zeitperiode von dem Referenzsignal bis zu einem Zündvorgang zu verkürzen, falls eine Länge des Zahnes in der Drehrichtung erweitert wird. Die Länge des Zahnes kann aber nicht erweitert werden, da das Referenzsignal außerdem für ein Zündsignal einer festen Zündsequenz beispielsweise während des Leerlaufs verwendet wird. Es ist des weiteren schwierig, eine größere Länge des Zahnes herzustellen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Zündsystem und ein Steuerverfahren für ein Zündsystem vorzusehen, die eine genauere Zündsteuerung sowohl in einer normalen Drehung als auch in einer Rückwärtsdrehung vorsehen können.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der nachfolgend beschriebenen vorliegenden Erfindung sind Berechnungsindikatoren an einer Vorwärtsseite eines Positionsindikators bei einer normalen Drehung und an einer Vorwärtsseite des Positionsindikators bei einer Rückwärtsdrehung angeordnet. Das System startet eine Berechnung wie zum Beispiel ein Rückwärtszählen, wenn der Sensor den Berechnungsindikator entsprechend einem zu zündenden Zylinder erfasst. Das System sieht einen Zündvorgang in dem Zylinder entsprechend dem Berechnungsindikator vor, wenn das Rückwärtszählen abgeschlossen ist. Eine Berechnungszeitperiode ist verkürzt, da ein Drehwinkelbereich des Berechnungsindikators und des Zylinders entsprechend dem Berechnungsindikator verkürzt ist. Es ist möglich, die Zündzeitgebung von jedem Zylinder genau zu steuern, da es möglich ist, eine Abweichung der Zündzeitgebung zu verringern, auch wenn sich eine Kraftmaschinendrehzahl ändert.

Falls die Kraftmaschine eine Vielzahl Zylinder hat, dann kann ein Positionsindikator für einen der Zylinder ein Berechnungsindikator für einen nächsten Zylinder sein, der sich an einer rückwärtigen Seite in der Drehrichtung befindet.

Einer der Positionsindikatoren kann drei oder mehrere Stufen enthalten, die in verschiedenen Intervallen angeordnet sind, um die Drehrichtung durch ein Verhältnis der Intervalle anzugeben.

Der Berechnungsindikator von jedem Zylinder für die normale Drehung und der Berechnungsindikator für jeden Zylinder für die Rückwärtsdrehung können ungefähr in dem gleichen Abstand von dem OT angeordnet sein. Es ist möglich, die Verarbeitungszeit zu verkürzen, da derselbe Berechnungsprozess für die normale Drehung und für die Rückwärtsdrehung verwendet werden kann, zum Beispiel kann das Rückwärtszählen auf der Grundlage desselben voreingestellten Zählerwerts ausgeführt werden.

Der Positionsindikator und der Berechnungsindikator können entsprechend jedem Zylinder und der Drehrichtung definiert sein.

Merkmale und Vorteile der Ausführungsbeispiele werden ebenso wie Betriebsverfahren und die Funktion der zugehörigen Bauteile aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den Zeichnungen ersichtlich, die alle Bestandteil dieser Anmeldung sind. Zu den Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Zündsystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 zeigt eine Zeitkarte von Zündsignalen und von Sensorerfassungssignalen während einer normalen Drehung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 zeigt eine Zeitkarte von Zündsignalen und von Sensorerfassungssignalen während einer Rückwärtsdrehung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht eines Rotors mit Positionen von Zähnen an ihm gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 zeigt eine Tabelle von Positionen einer festen Zündung und von Positionen eines Starts des Rückwärtszählens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 zeigt eine Flusskarte einer Schalterfassungsroutine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 zeigt eine Flusskarte einer Steuerroutine, die das Zündsystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung steuert;

Fig. 8 zeigt eine Draufsicht eines Rotors mit Positionen von Zähnen an ihm gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 zeigt eine Tabelle von Positionen einer festen Zündung und von Positionen eines Starts eines Rückwärtszählens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10 zeigt eine Zeitkarte von Zündsignalen und von Sensorerfassungssignalen während einer normalen Drehung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 11 zeigt eine Zeitkarte von Zündsignalen und von Sensorerfassungssignalen während einer Rückwärtsdrehung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 12 zeigt eine Draufsicht eines Rotors mit Positionen von Zähnen an ihm gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 13 zeigt eine Tabelle von Positionen einer festen Zündung und von Positionen eines Starts eines Rückwärtszählens gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 14 zeigt eine Zeitkarte von Zündsignalen und Sensorerfassungssignalen während einer normalen Drehung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 15 zeigt eine Zeitkarte von Zündsignalen und Sensorerfassungssignalen während einer Rückwärtsdrehung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Unter Bezugnahme auf die Figuren werden Ausführungsbeispiele beschrieben.

Erstes Ausführungsbeispiel

Ein Zündsystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in der Fig. 1 offenbart. Das Zündsystem 1 steuert Zündzeitgebungen einer Zwei-Takt- Kraftmaschine mit drei Zylindern. Eine Kurbelwelle wird durch Kolben gedreht, die sich in Zylindern hin und her bewegen. Das Zündsystem 1 hat einen Rotor 10, einen Zeitgebungssensor 30 und eine Steuervorrichtung 31.

Der Rotor 10 dreht sich mit der Kurbelwelle, und er dreht sich um eine Umdrehung synchron bei einer Umdrehung der Kurbelwelle. Der Rotor 10 hat einen scheibenartigen Rotorkörper 11 und Zähne 20, 21, 22, 23, 24 und 25. Die Zähne stehen radial nach außen vor, und sie sind an einer Außenfläche des Rotors 11 angeordnet. Die Zähne bilden Ecken (Stufen), die als Indikatoren wirken. Der Zahn 20 ist in der Drehrichtung länger als der andere Zahn. Die Länge des Zahns 20 ist so festgelegt, dass eine vordere Ecke des Zahnes 20 nahe einer Mitte eines Zwischenraums zwischen einer vorderen Ecke des Zahns 25 und einer vorderen Ecke des Zahns 21 angeordnet ist, wenn die Kraftmaschine in der normalen Drehung dreht. Die Zähne 20 und 21 entsprechen einem ersten Zylinder. Die Zähne 22 und 23 entsprechen einem zweiten Zylinder. Die Zähne 24 und 25 entsprechen einem dritten Zylinder. Die Zähne entsprechend jedem Zylinder befinden sich an beiden Seiten eines oberen Totpunkts (OT). Die Zähne eines jeweiligen Zylinders sind mit dem gleichen Winkel X° wie zum Beispiel 5° von dem OT beabstandet. Ein erster OT (#1 OT) 12, ein zweiter OT (#2 OT) 13, und ein dritter OT (#3 OT) 14 sind jeweils in Winkelintervallen von 120° an dem Rotorkörper 11 angeordnet. Die Zähne 20, 21, 22, 23, 24 bzw. 25 haben Zylinderstufen an der Seite einer normalen Drehung und an einer Seite der Rückwärtsdrehung, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Die Zylinderstufen an der Seite einer normalen Drehung sind durch 200, 210, 220, 230, 240 und 250 bezeichnet. Die Zylinderstufen an der Seite einer Rückwärtsdrehung sind durch 201, 211, 221, 231, 241 und 251 bezeichnet.

Der Zeitgebungssensor 30 wie zum Beispiel ein Elektromagnetaufnehmer erfasst die Zylinderstufen, die sich an den Seiten einer Vorwärts- und Rückwärtsdrehung von jedem Zahn befinden, und er gibt ein Sensorsignal wie zum Beispiel ein Erfassungssignal ab, wie dies in Fig. 2 und 3 gezeigt ist. Der Zeitgebungssensor kann einen Hall-Sensor, MRE-Sensor oder dergleichen verwenden.

Die Steuervorrichtung 31 als eine Steuereinrichtung hat eine CPU, einen ROM, einen RAM, eine Steuerschaltung und dergleichen, und sie wird durch eine Stromquelle 32 mit Strom versorgt. Drei Zündvorrichtungen 35 sind jeweils an einem der Zylinder angeordnet, und jede hat eine Zündspule 36 und eine Zündkerze 37. Die Steuervorrichtung 31 liefert ein Schaltsignal für die Zündspule 36 in einer Zündzeitgebung von jedem Zylinder. Dann erzeugt die Zündkerze 37 einen Funken als Reaktion auf eine hohe Spannung, die durch die Zündspule 36 erzeugt wird.

Als nächstes werden eine Erfassung der Drehrichtung der Kraftmaschine und eine Steuerung zum Ändern der Drehrichtung beschrieben. Gemäß den Fig. 2 und 3 ist die Linksrichtung eine Vorrückungsrichtung und die Seite einer Vorwärtsdrehung, und die Rechtsrichtung ist eine Verzögerungsrichtung und die Seite einer Rückwärtsdrehung.

Der Zeitgebungssensor 30 gibt positive und negative Pulse an der Vorderseite und der Rückseite von jedem Zahn ab, wie dies in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist. Die Steuerschaltung in der Steuervorrichtung 31 erzeugt auf der Grundlage des abgegebenen Signals von dem Zeitgebungssensor 30 Pulssignale, nämlich ein Vorwärtssignal (G1-Signal) und ein Rückwärtssignal (G2-Signal).

Falls sich die Drehrichtungen während der Fahrt der Kraftmaschine ändern, dann kann der Fahrer den Rückwärtsschalter 38 drücken. Die Drehrichtung der Kraftmaschine kann jedoch nicht geändert werden, bis die Kraftmaschine zum Stillstand kommt. Gemäß der in Fig. 6 dargestellten Schalterfassungsroutine wird bei einem Schritt 100 bestimmt, ob der Rückwärtsschalter gedrückt ist. Bei einem Schritt 101 wird eine Rückwärtsmarke auf EIN festgelegt. Die in Fig. 6 dargestellte Schalterfassungsroutine wird intermittierend in einer Hauptroutine ausgeführt.

Eine in der Fig. 7 dargestellte Routine ist eine Unterbrechungsroutine, die jedes Mal dann ausgeführt wird, wenn die G1- und G2-Signale auftreten.

Bei einem Schritt 110 wird bestimmt, ob die Drehrichtung der Kraftmaschine bereits bestimmt wurde oder nicht. Falls die Drehrichtung noch nicht bestimmt ist, dann wird die Drehrichtung der Kraftmaschine bei einem Schritt 111 bestimmt. Ein Verfahren zum Bestimmen der Drehrichtung wird beschrieben.

Bei den G1- und G2-Signalen wird ein Intervall zwischen einem vorletzten Puls und einem letzten Puls als Tn-1 bezeichnet, und ein Intervall zwischen einem letzten Puls und einem gegenwärtigen Puls wird als Tn bezeichnet. Es wird bestimmt, dass (1) {(Tn-1 + Tn)/Tn-1} ≧ K, wenn Tn-1 < Tn gilt. Es wird bestimmt, dass (2) {(Tn-1 + Tn)/Tn} ≧ K, wenn Tn-1 < Tn gilt. Der Wert K wird auf der Grundlage einer Länge von jedem Zahn bestimmt. Eine Differenz zwischen Tn-1 und Tn bei den G1- und G2-Signalen wird vergrößert, falls Längen in der Drehrichtung der Zähne außer des Zahns 20 innerhalb eines Bereiches verkürzt sind, in dem eine mechanische Festigkeit aufrechterhalten wird und in dem der Zeitgebungssensor 30 diese erfassen kann. Infolgedessen kann der Wert K erhöht sein. Falls der Wert K erhöht ist, dann können Möglichkeiten zum Bestimmen der Drehrichtung der Kraftmaschine durch zumindest eine der vorstehend beschriebenen Formeln (1) und (2) verbessert werden, auch wenn Intervalle der G1- und G2-Signale als Reaktion auf eine Abweichung der Drehzahl verändert werden.

Bei einem Schritt 112 wird eine Normaldrehungsmarke auf EIN als Reaktion auf eine Bestimmung der normalen Drehung festgelegt, falls eine Serie von vier Erfüllungen von zumindest einer der Formeln (1) und (2) bei dem G2-Signal bestimmt wird. Bei einem Schritt 113 wird eine Rückwärtsdrehungsmarke auf EIN als Reaktion auf eine Bestimmung der Rückwärtsdrehung festgelegt, falls eine Serie von vier Erfüllungen von zumindest einer der Formeln (1) und (2) bei dem G1-Signal bestimmt wird. Falls die Drehrichtung nicht erhältlich ist, da die Serien von vier Erfüllungen nicht erfüllt sind, dann erzeugt die Zündkerze 37 bei einem Schritt 114 Funken bei einer festen Zeitgebung 5° vor und nach dem OT als Reaktion auf jeden Puls eines G2-Signals durch die Steuerschaltung. Die Zündzeitgebungen der festen Zündsequenz für jeden Zylinder sind in der Fig. 5 durch Bezugszeichen der Stufen entsprechend der Drehrichtung gezeigt. Dann wird die Routine beendet. Die Funkenbildungen an beiden Seiten sind für beide Drehrichtungen angepasst.

Bei einem Schritt 115 wird eine Drehzahl der Kraftmaschine bestimmt, falls die Normaldrehungsmarke oder die Rückwärtsdrehungsmarke auf EIN festgelegt ist. Falls die Drehzahl größer ist als ein vorbestimmter Wert T1, dann wird ein Maskierungssignal zum Löschen des G2-Signals erzeugt, um eine feste Zündung der Zündkerzen 37 als Reaktion auf jeden Puls eines G2-Signals zu unterbinden. Als nächstes werden die EIN- oder AUS-Zustände der Normaldrehungsmarke und der Rückwärtsdrehungsmarke bei einem Schritt 117 geprüft, und dann wird ein Zählerwert bei einem der Schritte 118 und 119 festgelegt, der eine an einen Betriebszustand der Kraftmaschine angepasste Zündzeitgebung definiert.

Wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, unterscheiden sich Berechnungsstartpositionen einer Berechnungszündsequenz und einer übermäßig vorgerückten Zündsequenz von jenen der festen Zündsequenz. Die Zylinderstufe 250, die sich an einer Vorwärtsseite bei der normalen Drehung befindet, ist eine Berechnungsstartposition für den ersten Zylinder. In der gleichen Art und Weise definiert die Stufe 210 eine Berechnungsstartposition für den zweiten Zylinder, und die Stufe 230 definiert eine Berechnungsstartposition für den dritten Zylinder bei der normalen Drehung.

Die Zylinderstufe 221, die sich an einer Vorwärtsseite bei der Rückwärtsdrehung befindet, ist eine Berechnungsstartposition für den ersten Zylinder. In der gleichen Art und Weise definiert die Stufe 241 eine Berechnungsstartposition für den zweiten Zylinder, und die Stufe 201 definiert eine Berechnungsstartposition für den dritten Zylinder bei der Rückwärtsdrehung.

Gemäß den Fig. 2 und 3 wird die andere Unterbrechungsroutine gestartet, wenn ein Signal der Berechnung ausgeschaltet wird, oder anders gesagt, wenn der Zähler 0 erreicht, damit die Zündkerze 37 Funken erzeugt. In den Fig. 2 und 3 sind die Zündpulse (Funken) durch blitzförmige Pfeile angegeben. Gemäß dem jeweiligen Zylinder bestimmt der an einer Vorwärtsposition angeordnete Zahn die Berechnungsstartposition. Und zwar dienen die Zähne 20, 21, 22, 23, 24 und 25 sowohl als Positionsindikator für die feste Zündsequenz als auch als der Berechnungsindikator für die Berechnungszündsequenz und die übermäßig vorgerückte Zündsequenz. Des weiteren sind Winkel zwischen dem OT von jedem Zylinder und der Berechnungsstartposition bei der normalen Drehung sowie zwischen dem OT von jedem Zylinder und der Berechnungsstartposition bei der Rückwärtsdrehung gleich.

Falls bei dem Schritt 115 bestimmt wird, dass die Drehzahl niedriger ist als der vorbestimmte Wert T1, dann wird bei einem Schritt 120 bestimmt, ob der Rückwärtsschalter 38 gedrückt wird oder nicht. Falls der Rückwärtsschalter 38 nicht gedrückt wird, dann wird bei einem Schritt 114 eine feste Zündsequenz durchgeführt. Falls der Rückwärtsschalter 38 gedrückt wird, dann wird bei einem Schritt 121 die Drehzahl der Kraftmaschine mit einem vorbestimmten Wert T2 verglichen. Falls die Drehzahl größer ist als der vorbestimmte Wert T2, dann ist die Drehzahl zu hoch. Dann wird bei einem Schritt 122 eine Erzeugung von Funken durch die Zündkerze entsprechend dem Zylinder unterbunden, um die Drehzahl zu verringern.

Falls die Drehzahl geringer ist als der vorbestimmte Wert T2, dann kann die Kraftmaschine rückwärts betrieben werden. Dann wird eine übermäßig vorgerückte Zündsequenz für die normale Drehung während der normalen Drehung bei einem Schritt 124 durchgeführt, oder es wird eine übermäßig vorgerückte Zündsequenz für die Rückwärtsdrehung während der Rückwärtsdrehung bei einem Schritt 125 durchgeführt. Der vorbestimmte Wert T2 ist kleiner als der vorbestimmte Wert T1. Die übermäßig vorgerückte Zündsequenz startet sowohl einen Rückwärtszählprozess von dem Berechnungsindikator als auch die vorstehend beschriebene Berechnungszündsequenz sowohl während der normalen Drehung als auch während der Rückwärtsdrehung, und sie befiehlt den Zündkerzen eine Erzeugung von Funken, wenn der Rückwärtszählprozess abgeschlossen ist. Die Zündkerze erzeugt Funken an einer Position, die mehr als bei der gewöhnlichen Berechnungszündsequenz vorgerückt ist, durch einen kleineren voreingestellten Zählerwert als bei der Berechnungszündsequenz. Infolgedessen wird der Kolben zurückgezogen, bevor der Kolben den OT erreicht, und die Kraftmaschinendrehrichtung wird umgekehrt. Dann löscht die Routine die Rückwärtsmarke bei einem Schritt 126, und sie löscht außerdem die Normaldrehungsmarke, die Rückwärtsdrehungsmarke und die Kraftmaschinendrehzahl bei einem Schritt 127.

Falls das Programm in der Steuervorrichtung 31 noch nicht in einer Kraftmaschinenstartphase funktioniert, dann erzeugt die Zündkerze 37 Funken bei festgelegten Zeitgebungen als Reaktion auf jeden Impuls des G2-Signals. Bei der festen Zündsequenz in der Kraftmaschinenstartphase verhindern Funken nach dem OT nicht die Kraftmaschinendrehung, auch wenn die Zündkerze 37 Funken sowohl vor als auch nach dem OT von jedem Zylinder erzeugt, da Kraftstoff bereits verbrannt wurde.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Zylinderstufe 201 ein Positionsindikator zum Definieren einer festen Zündzeitgebung für den ersten Zylinder #1 bei der normalen Drehung. Die Zylinderstufe 250 ist ein Berechnungsindikator zum Definieren eines Starts der Berechnung für den ersten Zylinder #1 bei der normalen Drehung. Die Stufe 201 ist ein Berechnungsindikator zum Definieren eines Starts der Berechnung für den dritten Zylinder #3 bei der Rückwärtsdrehung. Die Stufe 250 ist ein Positionsindikator zum Definieren einer festen Zündzeitgebung für den dritten Zylinder #3 bei der Rückwärtsdrehung. Daher befinden sich zwei Indikatoren zwischen den TDC's. Des weiteren befindet sich die Stufe 200 als ein Drehrichtungsindikator zwischen dem Positionsindikator und dem Berechnungsindikator.

Die Stufe 200 ist ungleichförmig zwischen den TDC's angeordnet, um den ersten Zylinder #1 und die Drehrichtung anzugeben.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist ein Paar Zähne für jeden der Zylinder vorgesehen, und nur der Zahn 20, der einer aus dem Paar Zähne für den ersten Zylinder ist, ist in der Drehrichtung länger als der andere Zahn 21 ausgebildet. Daher ist es möglich, die Drehrichtung der Kraftmaschine unter Verwendung des Zeitgebungssensors 30 nur durch Vergleichen der Intervalle von Pulsen zu bestimmen, wobei ein Verhältnis der G1- und G2-Signale verwendet wird. Infolgedessen ist die Anzahl von Bauteilen reduziert. Des weiteren ist es möglich, die Herstellungskosten zu reduzieren, da die Montageschritte für den Sensor reduziert sind.

Des weiteren ist es möglich, dass die Zündkerze Funken unter Verwendung derselben Sequenz bei den festen Zündsequenzen sowohl bei der normalen Drehung als auch der Rückwärtsdrehung erzeugt, da die Zähne in dem gleichen Winkel von dem OT von jedem Zylinder sowohl in der Vorwärts- als auch in der Rückwärtsdrehrichtung beabstandet sind. Infolgedessen ist es möglich, ein ähnliches Fahrgefühl sowohl bei der normalen Drehung als auch bei der Rückwärtsdrehung zu erzielen. Auch wenn die festen Zündzeitgebungen bei der normalen Drehung und der Rückwärtsdrehung in gleichen Winkeln von 5° bei dem ersten Ausführungsbeispiel geschaltet sind, können diese Winkel je nach Bedarf als andere Winkel wie zum Beispiel 4°, 7 oder dergleichen gestaltet sein.

Zweites Ausführungsbeispiel

Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 8 bis 11 offenbart.

Ein in der Fig. 8 dargestellter Rotor 40 wird für die Zwei-Takt- Kraftmaschine mit drei Zylindern verwendet, und er dreht sich ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel um eine Umdrehung synchron mit einer Umdrehung der Kurbelwelle. Der Rotor 40 hat einen scheibenartigen Rotorkörper 41 und Zähne 42, 43 und 44. An dem Zahn 42 ist ein Intervall in der Drehrichtung zwischen den Zylinderstufen 420 und 421 länger als ein Intervall in der Drehrichtung zwischen den Zylinderstufen 421 und 422. An den Zähnen 43 bzw. 44 sind Intervalle in der Drehrichtung zwischen benachbarten Zylinderstufen ungefähr gleich.

Das Intervall zwischen den Zylinderstufen 420 und 421 ist so festgelegt, dass sich die Zylinderstufe 420 des Zahns 42 nahe an einer Mitte der Zylinderstufe 441 und der Zylinderstufe 421 befindet. Die Zylinderstufen 421 und 422 entsprechen dem ersten Zylinder. Die Zylinderstufen 431 und 432 entsprechen dem zweiten Zylinder. Die Zylinderstufen 441 und 442 entsprechen dem dritten Zylinder. Das jeweilige Paar Zylinderstufen entsprechend dem jeweiligen Zylinder ist an beiden Seiten des OT angeordnet. Die Zylinderstufen entsprechend dem jeweiligen Zylinder sind im gleichen Winkel von dem OT beabstandet. Ein erster OT (#1TDC) 12, ein zweiter OT (#2TDC) 13 und ein dritter OT (#3TDC) 14 sind jeweils in Winkelintervallen von 120° an dem Rotorkörper 41 angeordnet.

Eine Bestimmung der Drehrichtung wird folgendermaßen ausgeführt. Zunächst wird Tn-1/Tn entsprechend den G1- und G2-Signalen berechnet, wie dies in den Fig. 10 und 11 gezeigt ist. Falls eine Serie von drei Berechnungsergebnissen für Tn-1/Tn von G2- Signalen ungefähr 1 beträgt, dann wird die normale Drehung erfasst. Falls eine Serie von drei Berechnungsergebnissen für Tn-1/Tn von G1-Signalen ungefähr 1 beträgt, dann wird die Rückwärtsdrehung erfasst.

Im Falle der Berechnungszündsequenz und der übermäßig vorgerückten Zündsequenz sind die Startpositionen der Rückwärtszählprozesse der voreingestellten Zählerwerte in der Fig. 9 gezeigt. Bei der normalen Drehung sind die Startpositionen die Zylinderstufen 442, 422 und 432 der Zähne 44, 42 und 43, die sich an der Vorwärtsseite in der Drehrichtung von dem ersten, zweiten bzw. dritten Zylinder befinden. Bei der Rückwärtsdrehung sind die Startpositionen die Zylinderstufen 431, 441 und 421 der Zähne 43, 44 und 42, die sich an der Vorwärtsseite in der Drehrichtung von dem ersten, zweiten bzw. dritten Zylinder befinden. Gemäß den Fig. 10 und 11 wird die andere Unterbrechungsroutine gestartet, wenn der Zähler 0 erreicht, und die Routine veranlasst eine Erzeugung von Funken durch die Zündkerze 37. Im Falle der übermäßig vorgerückten Zündsequenz wird der Zählerwert kleiner als bei der gewöhnlichen Berechnungszündsequenz festgelegt. Gemäß dem jeweiligen Zylinder definiert der Zahn des Zylinders, der sich an der Vorwärtsseite in der Drehrichtung befindet, die Startposition des Rückwärtszählprozesses der Berechnung und der übermäßig vorgerückten Zündsequenzen. Und zwar dienen die Zähne 42, 43 und 44 als der Positionsindikator und der Berechnungsindikator.

Drittes Ausführungsbeispiel

Ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 12 bis 15 offenbart.

Ein in der Fig. 12 gezeigter Rotor 50 wird für die Zwei-Takt- Kraftmaschine mit einem einzigen Zylinder verwendet, und er dreht sich um eine Umdrehung synchron bei einer Umdrehung der Kurbelwelle. Der Rotor 50 hat einen scheibenartigen Rotorkörper 51 und Zähne, die an einer Außenfläche des Rotorkörpers angeordnet sind und radial nach außen vorstehen. Von den Zähnen sind Zähne 52 und 53 Positionsindikatoren, und die Zähne 54 und 55 sind Berechnungsindikatoren. Die Zähne 52, 53, 54 und 55 sehen Stufen 520, 521, 530, 531, 540, 541, 550 und 551 von einer Vorwärtsseite bei der normalen Drehung vor. Die Stufen 520, 521, 530 und 531 sind Zylinderstufen. Bei dem ersten Zylinder ist eine Länge in der Drehrichtung des Zahns 52 länger als jene des Zahns 53. Und zwar ist ein Intervall in der Drehrichtung zwischen der Stufe 520 und der Stufe 521 länger als ein Intervall in der Drehrichtung zwischen der Stufe 530 und der Stufe 531.

Die Länge in der Drehrichtung des Zahns 52 ist so festgelegt, dass sich die Stufe 520 des Zahns 52 nahe an einer Mitte der Stufe 550 und der Stufe 530 befindet. Die Stufen 521 und 530 entsprechend dem ersten Zylinder sind an beiden Seiten des OT zwischen dem Verdichtungshub und dem Ausdehnungshub des ersten Zylinders angeordnet, und sie sind im gleichen Winkel von dem OT beabstandet. Der erste OT (#1TDC), der Zahn 54 und der Zahn 55 sind jeweils in Winkelintervallen von 120° an dem Rotorkörper 51 angeordnet.

Eine Bestimmung der Drehrichtung wird folgendermaßen ausgeführt. Zuerst wird Tn-1/Tn entsprechend den G1- und G2-Signalen berechnet, wie dies in den Fig. 14 und 15 gezeigt ist. Falls eine Serie von drei Berechnungsergebnissen von G1-Signalen (Tn- 1/Tn) ≦ K fortlaufend erfüllt ist, dann wird die normale Drehung bestimmt. Falls eine Serie von drei Berechnungsergebnissen von G2-Signalen (Tn-1/Tn) K fortlaufend erfüllt ist, dann wird die Rückwärtsdrehung bestimmt. Der Wert K wird entsprechend der Länge von jedem Zahn festgelegt.

Im Falle der Berechnungszündsequenz und der übermäßig vorgerückten Zündsequenz sind die Startpositionen der Rückwärtszählprozesse in der Fig. 13 gezeigt. Bei der normalen Drehung ist die Startposition die Stufe 551 des Zahns 55 als der Berechnungsindikator. Die Stufe 551 befindet sich an der Vorwärtsseite in der Drehrichtung von dem ersten Zylinder. Bei der Rückwärtsdrehung ist die Startposition die Stufe 540 des Zahns 54. Die Stufe 540 befindet sich an der Vorwärtsseite in der Drehrichtung des ersten Zylinders. Gemäß den Fig. 14 und 15 wird die andere Unterbrechungsroutine gestartet, wenn der Zähler 0 erreicht, und die Routine veranlasst eine Erzeugung von Funken durch die Zündkerze. Im Falle der übermäßig vorgerückten Zündsequenz wird der Zählerwert kleiner als bei der gewöhnlichen Berechnungszündsequenz festgelegt.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen befindet sich unabhängig von einem Zahn als der Positionsindikator von jedem Zylinder ein Zahn als der Berechnungsindikator an einer Position, die um einen vorbestimmten Winkel von dem Positionsindikator von jedem Zylinder beabstandet ist, und der Positionsindikator und der Berechnungsindikator werden entsprechend der Drehrichtung und jedem Zylinder definiert. Daher ist eine Zeitperiode für den Rückwärtszählprozess verkürzt, da ein Drehwinkel von dem Berechnungsindikator zu einer Zündposition verringert ist. Es ist möglich, die Zündzeitgebung genau zu steuern, da eine Abweichung der Zündzeitgebung reduziert wird, auch wenn sich die Drehzahl während des Rückwärtszählprozesses ändert.

Auch wenn die vorliegende Erfindung auf die Zwei-Takt- Kraftmaschine mit drei Zylindern oder auf die Zwei-Takt- Kraftmaschine mit einem einzigen Zylinder bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel angewendet wird, kann die vorliegende Erfindung auf die Kraftmaschine mit irgendeiner Zylinderanzahl angewendet werden, sofern der Zahn angeordnet werden kann. Die vorliegende Erfindung kann auf eine Vier-Takt- Kraftmaschine angewendet werden. In dem vorstehend beschriebenen Fall kann der Rotor an einer Drehwelle angebracht sein, die sich um eine Umdrehung dreht, während die Kraftmaschine zwei Umdrehungen dreht.

Auch wenn die radial nach außen vorstehenden Zähne des Rotorkörpers als die Positionsindikatoren und die Berechnungsindikatoren ausgebildet sind, ist es möglich, Vertiefungen in dem Rotorkörper als die Positionsindikatoren und die Berechnungsindikatoren auszubilden. Des weiteren ist es möglich, die Drehrichtung auf der Grundlage von zumindest einem der G1- und G2-Signalen zu bestimmen, falls die Abweichung der Drehzahl der Kraftmaschine ausreichend klein ist.

Es ist des weiteren vorzuziehen, die vorliegende Erfindung für ein Zündsystem einer Kraftmaschine zu verwenden, die für ein Gerät außer dem Fahrzeug verwendet wird, das eine stabile Kraftmaschinendrehung sowohl in der normalen Drehung als auch in der Rückwärtsdrehung erfordert, wie zum Beispiel ein Riemenförderer oder dergleichen.

Auch wenn die vorliegende Erfindung in Zusammenhang mit ihren bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben ist, sollte klar sein, dass verschiedene Änderungen und Abwandlungen für einen Fachmann offensichtlich sind. Derartige Änderungen und Abwandlungen sind innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung enthalten, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.

Ein Rotor (10, 40, 50) hat Zähne an einem Rotorkörper. Die Zähne geben feste Zündzeitgebungen sowohl für eine normale Drehung als auch für eine Rückwärtsdrehung an. Die Zähne geben außerdem Startpositionen (250, 210, 230), (221, 241, 201), (442, 422, 421), (431, 441, 421), (551), (540) einer Berechnungszündsequenz und einer übermäßig vorgerückten Zündsequenz sowohl für die normale Drehung als auch für die Rückwärtsdrehung an. Einer der Zähne (20, 42, 52) ist länger als der andere Zahn, um ein Signal zum Bestimmen der Drehrichtung auf der Grundlage eines erfassten Signals von einem Zeitgebungssensor (30) vorzusehen. Bei einem stabilen Drehzustand startet ein Rückwärtszählprozess, wenn die Startposition (250, 210, 230), (221, 241, 201), (442, 422, 421), (431, 441, 421), (551), (540) erfasst wird, die sich an der Vorwärtsseite in der Drehrichtung von dem zu zündenden Zylinder befindet, und die Zündkerze (37) des Sollzylinders erzeugt Funken, wenn der Zählprozess abgeschlossen ist.

Claims (20)

1. Steuerverfahren für ein Zündsystem für eine Kraftmaschine, die dazu in der Lage ist, sowohl in einer normalen Richtung als auch in einer Rückwärtsrichtung zu drehen, und die zumindest einen Zylinder hat, wobei das Zündsystem einen Rotor, einen Sensor und eine Steuervorrichtung hat, wobei der Rotor synchron mit der Kraftmaschine drehbar ist und einen Positionsindikator zum Bestimmen einer festen Zündzeitgebung des Zylinders bei der normalen Drehung und der Rückwärtsdrehung und Berechnungsindikatoren hat, die jeweils einen Start von Berechnungen einer Berechnungszündung definieren, wobei die Berechnungsindikatoren an einer Vorwärtsseite des Positionsindikators bei der normalen Drehung und an einer Vorwärtsseite des Positionsindikators bei der Rückwärtsdrehung angeordnet sind, der Sensor den Positionsindikator und die Berechnungsindikatoren erfasst, und die Steuervorrichtung Zündzeitgebungen einer Zündeinrichtung steuert und eine Drehrichtung des Rotors auf der Grundlage eines erfassten Signals des Positionsindikators und der Berechnungsindikatoren bestimmt, das von dem Sensor abgegeben wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Starten einer Berechnung als Reaktion auf eine Erfassung des Berechnungsindikators durch den Sensor entsprechend einem jeweiligen Zylinder; und
Befehlen einer Zündung in dem Zylinder entsprechend dem Berechnungsindikator als Reaktion auf einen Abschluss der Berechnung.

2. Steuerverfahren für ein Zündsystem gemäß Anspruch 1, wobei die Kraftmaschine eine Vielzahl Zylinder hat und der Positionsindikator für einen Zylinder, der an einer Vorwärtsseite in der Drehrichtung angeordnet ist, als der Berechnungsindikator für einen nachfolgenden Zylinder dient.

3. Steuerverfahren für ein Zündsystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei nur ein Sensor vorgesehen ist, der Positionsindikator drei oder mehrere Stufen hat, die sich an beiden Drehrichtungsseiten des OT des Zylinders befinden, Abstände zwischen den Stufen angrenzend an zumindest dem Positionsindikator unterschiedlich sind und die Steuervorrichtung ein Verhältnis der Abstände auf der Grundlage der erfassten Signale der Stufen berechnet, um so die Drehrichtung zu bestimmen.

4. Steuerverfahren für ein Zündsystem gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Berechnungsindikator für den jeweiligen Zylinder bei der normalen Drehung und der Berechnungsindikator für den jeweiligen Zylinder bei der Rückwärtsdrehung ungefähr im gleichen Abstand von dem OT des jeweiligen Zylinders angeordnet sind.

5. Steuerverfahren für ein Zündsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Positionsindikator und der Berechnungsindikator unabhängig gemäß einem entsprechenden Zylinder und der Drehrichtung definiert sind.

6. Zündsystem für eine Kraftmaschine, die dazu in der Lage ist, sowohl in einer normalen Richtung als auch in einer Rückwärtsrichtung zu drehen, und die zumindest einen Zylinder hat, wobei das Zündsystem Folgendes aufweist:
eine Zündeinrichtung zum Bewirken von Zündungen in dem Zylinder;
einen Rotor, der synchron mit der Kraftmaschine dreht und eine Vielzahl Indikatoren hat;
einen Sensor zum Erfassen der Indikatoren an dem Rotor; und
eine Steuervorrichtung zum Steuern von Zündzeitgebungen einer Zündeinrichtung und zum Bestimmen einer Drehrichtung des Rotors auf der Grundlage eines erfassten Signals, das von dem Sensor abgegeben wird, wobei
die Indikatoren an dem Rotor an beiden Seiten eines oberen Totpunktes angeordnet sind, um feste Zündzeitgebungen sowohl bei der normalen Drehung als auch bei der Rückwärtsdrehung zu definieren, und um jeweils einen Start von Berechnungen einer Berechnungszündung zu definieren, und wobei
die Steuervorrichtung Folgendes aufweist:
eine Einrichtung einer festen Zündung zum Befehlen einer Zündung der Zündeinrichtung als Reaktion auf eine Erfassung des Indikators, der sich vor dem oberen Totpunkt befindet; und
eine Berechnungszündungseinrichtung zum Befehlen einer Zündung der Zündeinrichtung als Reaktion auf einen Abschluss einer Berechnung, die als Reaktion auf eine Erfassung jenes Indikators gestartet ist, der sich vor dem Indikator befindet, der eine feste Zündzeitgebung durch die Einrichtung einer festen Zündung definiert.

7. Zündsystem gemäß Anspruch 6, wobei die Indikatoren symmetrisch zu dem oberen Totpunkt angeordnet sind.

8. Zündsystem gemäß Anspruch 6, wobei der Rotor des weiteren Drehungsindikatoren aufweist, und wobei die Steuervorrichtung eine Drehungsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer Drehrichtung mittels einer Erfassung des Drehungsindikators aufweist.

9. Zündsystem gemäß Anspruch 8, wobei die Steuervorrichtung des weiteren eine Zündungseinrichtung zum Ändern der Drehrichtungen als Reaktion auf eine Anforderung von einer Bedienperson aufweist.

10. Zündsystem gemäß Anspruch 9, wobei der Drehungsindikator zwischen den bei der Einrichtung einer festen Zündung und der Berechnungseinrichtung verwendeten Indikatoren angeordnet ist und der Drehungsindikator für verschiedene Signale an einer Abgabe des Sensors bezüglich den Drehrichtungen sorgt.

11. Zündsystem gemäß Anspruch 10, wobei zumindest zwei der Indikatoren entsprechend einem Takt angeordnet sind, wobei der erste den Start der Berechnung bei der normalen Drehung und die feste Zündzeitgebung bei der Rückwärtsdrehung definiert, und wobei der zweite die feste Zündzeitgebung bei der normalen Drehung und den Start der Berechnung bei der Rückwärtsdrehung definiert.

12. Zündsystem gemäß Anspruch 11, wobei die Einrichtung einer festen Zündung Folgendes aufweist:
eine Einrichtung einer normalen festen Zündung, die dann aktiviert ist, wenn die normale Drehung durch die Drehungsbestimmungseinrichtung bestimmt ist, um die Zündung als Reaktion auf den zweiten Indikator zu befehlen; und
eine Einrichtung einer festen Rückwärts-Zündung, die dann aktiviert ist, wenn die Rückwärtsdrehung durch die Drehungsbestimmungseinrichtung bestimmt ist, um die Zündung als Reaktion auf den ersten Indikator zu befehlen, und wobei die Berechnungseinrichtung Folgendes aufweist:
eine Normal-Berechnungseinrichtung, die dann aktiviert ist, wenn die normale Drehung durch die Drehungsbestimmungseinrichtung bestimmt ist, um die Zündung auf der Grundlage des ersten Indikators zu befehlen; und
eine Rückwärts-Berechnungseinrichtung, die dann aktiviert ist, wenn die Rückwärtsdrehung durch die Drehungsbestimmungseinrichtung bestimmt ist, um die Zündung auf der Grundlage des zweiten Indikators zu befehlen.

13. Zündsystem gemäß Anspruch 6, wobei die Kraftmaschine eine Vielzahl Zylinder hat und wobei die Indikatoren, die vor den oberen Totpunkten der Zylinder angeordnet sind, die festen Zündzeitgebungen definieren, und wobei die Indikatoren, die hinter den oberen Totpunkten der Zylinder angeordnet sind, die Starts der Berechnungen für die nächsten Zylinder definieren.

14. Zündsystem gemäß Anspruch 6, wobei die Indikatoren durch Stufen gebildet sind, die durch den Sensor erfassbar sind.

15. Zündsystem gemäß Anspruch 14, wobei der Rotor zumindest zwei Stufen zwischen den oberen Totpunkten der Zylinder hat, wobei die erste den Start der Berechnung bei der normalen Drehung und die feste Zündzeitgebung bei der Rückwärtsdrehung definiert, und wobei die zweite die feste Zündzeitgebung bei der normalen Drehung und den Start der Berechnung bei der Rückwärtsdrehung definiert.

16. Zündsystem gemäß Anspruch 15, wobei der Rotor eine andere Stufe hat, die ungleichförmig zwischen den oberen Totpunkten zum Definieren der Drehrichtung angeordnet ist.

17. Zündsystem gemäß Anspruch 14, wobei der Rotor Vorsprünge hat, die die Stufen definieren.

18. Zündsystem gemäß Anspruch 17, wobei die Kraftmaschine eine Vielzahl Zylinder hat und der Rotor für jeden Zylinder ein Paar Vorsprünge an beiden Seiten des oberen Totpunktes hat.

19. Zündsystem gemäß Anspruch 18, wobei sich einer der Vorsprünge von dem anderen Vorsprung zum Angeben einer Drehrichtung unterscheidet.

20. Zündsystem gemäß Anspruch 17, wobei die Kraftmaschine eine Vielzahl Zylinder hat und der Rotor für jeden Zylinder einen Vorsprung hat, der sich über beide Seiten des oberen Totpunktes erstreckt.