DE19610121A1 - Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine zur Durchführung einer Zeitsteuerung durch Identifizieren von Referenzpositionen, die jeweils einzelnen Maschinenzylindern entsprechen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Maschinensteuereinrichtung, die schnell eine Zylinderidentifikation, die auf die Zeitsteuerung reflektiert werden soll, mit einem vereinfachten Aufbau durchführen kann, wobei die Einrichtung eine Ersatz- oder Backup-Steuerung ausführen kann, selbst wenn ein Fehler in einer ersten Signalreihe, die ein Winkelpositionssignal enthält, die eine Winkelposition einer Kurbelwelle anzeigt, auftritt.

Allgemein werden in einem Steuersystem für eine Brennkraftmaschine (im folgenden auch einfach als Maschine bezeichnet) ein Referenzpositionssignal und ein Zylinder- Identifikationssignal, welche synchron zu der Umdrehung der Maschine erzeugt werden, zum Zweck einer Steuerung eines Zündzeitpunkts, eines Betrags oder einer Menge des einzuspritzenden Brennstoffs (im folgenden auch als Brennstoffeinspritzmenge bezeichnet) und anderer Größen verwendet. Gewöhnlicherweise ist der Signalgenerator zum Erzeugen dieser Signale auf einer Nockenwelle der Maschine angebracht und so konstruiert, daß eine Eins-Zu-Eins- Beziehung zu den Maschinenzylindern hergestellt werden kann, um dadurch indirekt eine Umdrehung oder Winkelpositionen einer Kurbelwelle zu erfassen.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird deren technischer Hintergrund mit näheren Einzelheiten beschrieben. Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht, die einen mechanischen Aufbau eines Umdrehungssignalgenerators zeigt, der in einem bislang bekannten Maschinensteuersystem verwendet wurde, und Fig. 9 ist ein Schaltbild, welches eine Verarbeitungsschaltung für elektrische Signale zeigt, die im Zusammenhang mit dem in Fig. 8 gezeigten Aufbau vorgesehen ist. Ein derartiger Umdrehungssignalgenerator ist in der japanischen ungeprüften Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 68252/1994 (JP-A-6-68252) unter der Annahme beschrieben, daß die fragliche Brennkraftmaschine 6 Zylinder aufweist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 8 wird eine Nockenwelle 1 mit einer Geschwindigkeit gedreht, die gleich einer Hälfte der Umdrehungsgeschwindigkeit (UpM) einer (nicht dargestellten) Kurbelwelle, so daß die Steuerungszeitgaben für alle 6 Zylinder durch eine einzelne Umdrehung der Nockenwelle 1 abgedeckt werden können.

Insbesondere ist eine Drehscheibe 2, die fest an der Nockenwelle 1 zur gemeinsamen Drehung damit angebracht ist, mit einer Reihe von radialen Schlitzen 3a in einem äußeren Umfangsabschnitt der Drehscheibe 2 mit gleichem Winkelabstand dazwischen ausgebildet, um ein Winkelpositionssignal POS zu erzeugen, das durch eine Reihe von Impulsen gebildet wird, die bei jedem vorgegebenen Winkel im Verlauf einer Drehung der Drehscheibe 2 erzeugt werden. Zusätzlich ist die Drehscheibe 2 mit einer vorgegebenen Anzahl von Fenstern 3b (in diesem Fall 6 Fenster) zum Erzeugen von Referenzpositionssignalen REF mit einer Eins-Zu-Eins- Entsprechung jeweils zu den Maschinenzylindern ausgebildet.

Eine Leuchtdiode (LED) 4a ist fest an einer auf ein kreisförmiges Feld der Schlitze 3a gerichteten Position angeordnet, während eine andere Leuchtdiode (LED) 4b fest an einer Position angeordnet ist, die auf ein kreisförmiges Feld der Fenster 3b gerichtet ist. Ferner befinden sich Fotodioden 5a und 5b fest gegenüberliegend zu den Leuchtdioden 4a bzw. 4b, wobei die Drehscheibe 2 dazwischen angeordnet ist und wobei die Leuchtdioden 4a, 4b und die Fotodiode 5a, 5b zusammenwirken, um einen ersten bzw. zweiten Fotokoppler zu bilden.

Bezugnehmend auf Fig. 9 sind die Verstärkerschaltungen 6a und 6b mit Ausgangsanschlüssen der Fotodioden 5a bzw. 5b verbunden, während Ausgangstransistoren 7a bzw. 7b mit den Ausgangsanschlüssen der Verstärkerschaltungen 6a und 6b verbunden sind.

Wie sich aus dem oben gesagten entnehmen läßt, bilden die Drehscheibe 2, die Fotokoppler 4a; 5a und 4b; 5b, die Verstärkerschaltungen 6a und 6b und die Ausgangstransistoren 7a und 7b einen Umdrehungssignalgenerator 8 zum Erzeugen des Winkelpositionssignals POS und des Referenzpositionssignals REF.

Fig. 10 ist ein Blockschaltbild, welches ein bislang bekanntes Maschinensteuersystem zeigt. Unter Bezugnahme auf die Figur werden das Winkelpositionssignal POS und das Referenzpositionssignal REF, die von dem Umdrehungssignalgenerator 8 ausgegeben werden, an einen Mikrocomputer 10 über eine Schnittstellenschaltung 9 geliefert, um zum Steuern des Zündzeitpunkts, der Brennstoffeinspritzmenge und anderen Parametern verarbeitet zu werden.

Fig. 11 ist ein Wellenformdiagramm zum Erläutern des Winkelpositionssignals POS und des Referenzpositionssignals REF, die von dem Umdrehungssignalgenerator 8 ausgegeben werden.

Bezugnehmend auf die Figur ist das Winkelpositionssignal POS aus einer Reihe von Impulsen gebildet, die entsprechend der Schlitze 3a erzeugt werden, die jeweils in der Drehscheibe 2 gebildet sind, wobei jeder der Impulse des Winkelpositionssignals POS beispielsweise bei jedem Kurbelwinkel von 1° erzeugt wird. Somit kann das Winkelpositionssignal POS zum Bestimmen der Winkelposition der Kurbelwelle verwendet werden. Andererseits weist das Referenzpositionssignal REF eine Impulsfolge auf, die bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle über jeden Kurbelwinkel von 720° wiederholt wird. Insbesondere umfaßt die Impulsfolge des Referenzpositionssignals REF 6 Impulse, die jeweils bei einem vorgegebenen Winkel entsprechend jedem der Maschinenzylinder ansteigen, wobei die 6 Impulse jeweilige Impulsbreiten aufweisen, die sich von einem Zylinder zu einem anderen Maschinenzylinder unterscheiden, so daß sie jeweils als die Zylinder-Identifikationssignale verwendet werden können.

Das herkömmliche Maschinensteuersystem, welches mit einem derartigen Aufbau umgesetzt ist, wie voranstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 8-10 beschrieben, kann die einzelnen Maschinenzylinder und die Referenzpositionen (Referenzkurbelwinkel) auf der Basis des Winkelpositionssignals POS und des Referenzpositionssignals REF diskriminierend identifizieren, um eine optimale Steuerung des Zündzeitpunkts, der Brennstoffeinspritzmenge und anderen Parametern in Abhängigkeit von den Maschinenbetriebszuständen durchzuführen.

Jedoch ist der herkömmliche Umdrehungssignalgenerator 8 dahingehend nachteilig, daß eine Notwendigkeit besteht, die Fotokoppler 4a; 5a und 4b; 5b nahe zueinander anzuordnen, wobei der Raum zur Installation des Umdrehungssignalgenerators 8 begrenzt und die Designfreiheit eingeschränkt ist.

Als ein Ansatz zur Lösung des voranstehend erwähnten obigen Problems ist bereits eine derartige Einrichtung vorgeschlagen worden, die so ausgeführt ist, daß das Winkelpositionssignal POS und das Referenzpositionssignal REF mit einer hohen Genauigkeit im Zusammenhang mit der Kurbelwelle erzeugt wird, während nur die Zylinder-Identifikationssignale, die jeweils eine Eins-Zu-Eins-Entsprechung zu den einzelnen Maschinenzylindern aufweisen, im Zusammenhang mit der Nockenwelle 1 erzeugt werden, wie beispielsweise in der japanischen nicht geprüften Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 68252/1994 (JP-A-6-68252) offenbart ist.

Allerdings besitzt das in der obigen Veröffentlichung offenbarte Maschinensteuersystem Unzulänglichkeiten dahingehend, daß der Sensor sowie seine Peripherieeinrichtungen, die im Zusammenhang mit der Kurbelwelle zum Erzeugen des Winkelpositionssignals POS und des Referenzpositionssignals REF vorgesehen sind, viel zu kompliziert und kostenaufwendig sind und daß es sehr schwierig ist, eine Backup-Steuerung für den Fall zu realisieren, daß das Winkelpositionssignal POS und/oder das Referenzpositionssignal REF aufgrund des Auftretens einer Anomalität oder eines Fehlers in den im Zusammenhang mit der Kurbelwelle vorgesehenen Sensoren nicht mehr verfügbar ist, was möglicherweise zu einem Ausfall des Maschinenbetriebs führt.

Wie man aus der vorangehenden Beschreibung erkennt, leidet das bislang bekannte Maschinensteuersystem an einem Problem dahingehend, daß die Entwurfsfreiheit beeinträchtigt ist, wenn der Umdrehungssignalgenerator 8 im Zusammenhang mit der Nockenwelle 1 vorgesehen ist, was zu einem Problem dahingehend führt, daß er nicht mit geringen Kosten hergestellt werden kann.

Im Fall des Maschinensteuersystems, wie beispielsweise in der japanischen nicht geprüften Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 68252/1994 (JP-A-6-68252) vorgeschlagen, bei dem das Winkelpositionssignal POS und das Referenzpositionssignal REF durch die im Zusammenhang mit der Kurbelwelle vorgesehenen Sensoreinrichtung erzeugt werden, während das Zylinder- Identifikationssignal durch die im Zusammenhang mit der Nockenwelle vorgesehenen Einrichtung erzeugt wird, ergeben sich andererseits Probleme dahingehend, daß der Sensor und die Peripherieeinrichtungen, die im Zusammenhang mit der Kurbelwelle vorgesehen sind, viel zu kompliziert sind, und daß die Backup-Steuerung nicht ausgeführt werden kann, wenn das Winkelpositionssignal POS oder das Referenzpositionssignal REF unverfügbar werden.

Angesichts des voranstehend beschriebenen Standes der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,

• - eine Maschinensteuereinrichtung bereitzustellen, die schnell eine Maschinenzylinderidentifikation, die auf die Zeitgabensteuerung der Maschine reflektiert werden soll, mit einem relativ vereinfachten Aufbau durchführen kann.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,

• - eine Maschinensteuereinrichtung bereitzustellen, die eine Backup-Steuerung selbst in dem Fall durchführen kann, daß ein erstes Reihensignal mit dem Winkelpositionssignal nicht verfügbar ist.

Angesichts der obigen und andere Aufgaben, die mit Fortschreiten der Beschreibung weiter ersichtlich werden, ist gemäß einem allgemeinen Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Einrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine vorgesehen, wobei die Einrichtung umfaßt: einen ersten Signaldetektor zum Erzeugen einer ersten Signalreihe synchron mit einer Umdrehung einer Drehwelle der Brennkraftmaschine, einen zweiten Signaldetektor zum Erzeugen einer zweiten Signalreihe synchron mit einer Umdrehung der Drehwelle, und eine Steuereinrichtung zum Steuern eines Parameters, der bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine beteiligt ist, auf Grundlage der ersten und zweiten Signalreihen. Die erste Signalreihe umfaßt ein Winkelpositionssignal, welches zu jeder vorgegebenen Winkelposition der Drehwelle erzeugt wird, und ein Konstantpegelsignal, welches über einen vorgegebenen Winkelbereich erzeugt wird und eine Referenzposition entsprechend wenigstens einer spezifischen Zylindergruppe der Maschine anzeigt. Die zweite Signalreihe wird durch Impulse jeweils entsprechend der Zylinder gebildet und enthält ein Zylinder-Identifikationssignal für einen gegebenen der Zylinder, wobei eine Impulsform des Zylinder- Identifikationssignals für den gegebenen einen Zylinder sich von denjenigen der anderen Maschinenzylinder unterscheidet. Das Zylinder-Identifikationssignal weist eine Impulsflanke auf, die bei einem Zeitpunkt erzeugt wird, der in ein Intervall des Konstantpegelsignals fällt. Die Steuereinrichtung umfaßt eine Referenzpositions- Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Referenzposition auf Grundlage des Winkelpositionssignals, welches in der ersten Signalreihe enthalten ist und nachfolgend einer in der zweiten Signalreihe enthaltenen Impulsflanke erzeugt wird, eine Zylindergruppen-Identifikationseinrichtung zum Identifizieren der Zylindergruppe auf Grundlage des Konstantpegelsignals und der zweiten Signalreihe, eine Zylinder-Identifikationseinrichtung zum diskriminierenden Identifizieren jedes der Maschinenzylinder auf Grundlage wenigstens der zweiten Signalreihe, eine Steuerzeitgaben- Arithmetikeinrichtung zum arithmetischen Bestimmen von Steuerzeitgaben zum Steuern des Parameters auf Grundlage wenigstens der Ergebnisse der von der Zylinder- Identifikationseinrichtung durchgeführten Zylinderidentifikation und der zweiten Signalreihe, und eine Anomalitäts-Bestimmungseinrichtung zum Erzeugen und Zuführen eines Anomalitäts-Bestimmungssignals an die Zylinder- Identifikationseinrichtung und die Steuerzeitgaben- Arithmetikeinrichtung bei einer Erfassung eines Fehlers in der ersten Signalreihe.

Durch Bereitstellen des ersten Detektors zum Erfassen der ersten Signalreihe (d. h. eines Winkelpositionssignals, das das Konstantpegelsignal enthält, welches eine Referenzposition für wenigstens eine spezifische Zylindergruppe anzeigt) im Zusammenhang mit der Drehwelle der Maschine, während der zweite Detektor zum Erfassen der zweiten Signalreihe, die synchron mit der Umdrehung der Drehwelle erzeugt wird, bereitgestellt wird, wobei die Zeitgabe für die Impulsflanke des Zylinder- Identifikationssignals in die Dauer oder das Intervall des Konstantpegelsignals fällt, kann die Zylinderidentifikation leicht und zuverlässig ohne einen hohen Kostenaufwand realisiert werden. Durch Kombination des Winkelpositionssignals, welches die Referenzposition enthält, und des Zylinder-Identifikationssignals, kann überdies die Zylinderidentifikation, die auf die Zeitgabensteuerung der Brennkraftmaschine reflektiert werden soll, schnell ausgeführt werden. Selbst für den Fall, daß die ersten oder zweiten Signalreihen nicht erhalten werden können, kann ferner die Ersatz- oder Backup-Steuerung für die Brennkraftmaschine sichergestellt werden, indem nur die zweite oder erste Signalreihe verwendet wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die erste Signalreihe synchron zu einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine erzeugt werden, während die zweite Signalreihe synchron zu einer Nockenwelle erzeugt werden kann, die mit einem Geschwindigkeitsuntersetzungsverhältnis von "1/2" relativ zu der Kurbelwelle angetrieben wird.

Aufgrund der voranstehend beschriebenen Anordnung kann die erste Signalreihe, die das Konstantpegelsignal und das Winkelpositionssignal enthält, synchron zu der Umdrehung der Kurbelwelle erzeugt werden, wodurch die Brennkraftmaschine mit einer höheren Genauigkeit gesteuert werden kann.

Durch Erzeugen der zweiten Signalreihe, die das Zylinder- Identifikationssignal enthält, synchron zu der Umdrehung der Nockenwelle, kann überdies nicht nur der gegebene eine Zylinder, sondern auch die anderen Zylinder mit hoher Zuverlässigkeit identifiziert werden.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Steuerzeitgaben-Arithmetikeinrichtung so angeordnet sein, daß sie arithmetisch die Steuerzeitgaben für den Parameter oder die Parameter durch Zählen von Impulsen des Winkelpositionssignals arithmetisch bestimmt.

Aufgrund der voranstehend erwähnten Anordnung kann die Steuerzeitgabe durch Zählen der Winkelpositionssignalimpulse mit hoher Genauigkeit arithmetisch bestimmt werden.

In einer noch anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Referenzpositionssignal durch ein Signal gebildet werden, welches einem Niedrigpegelintervall der ersten Signalreihe entspricht, in dem das Winkelpositionssignal nicht kontinuierlich erzeugt wird. In diesem Fall kann ein Abschlußende des Niedrigpegelintervalls oder das Referenzpositionssignal so gewählt werden, daß sie der Referenzposition jedes der Maschinenzylinder entsprechen.

Durch Bereitstellen des niedrigen oder "L"-Intervalls (Konstantpegelsignal-Intervall oder Dauer) in der ersten Signalreihe, wobei die Referenzposition für die spezifische Zylindergruppe an dem Zeitpunkt eingestellt ist, an dem eine Erzeugung des nachfolgenden Winkelsignals gestartet wird (an einem Ende des "L"-Pegelintervalls), können die Referenzpositionen für die Zylinder mit hoher Genauigkeit erfaßt werden, was einem vereinfachten Hardwareaufbau nicht entgegensteht.

In einer noch anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Konstantpegelsignal entsprechend jeder der einzelnen Zylinder der Maschine erzeugt werden.

Unter Verwendung des Winkelpositionssignals, welches der Impulsflanke des Zylinder-Identifikationssignals zum Identifizieren der Referenzpositionen der einzelnen Maschinenzylinder nachfolgend erzeugt wird, ist es möglich, schnell die Referenzposition mit einem vereinfachten Aufbau abzuleiten.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Zylinder-Identifikationssignal einen Impuls zum Identifizieren des gegebenen einen Zylinders enthalten, wobei dieser Impuls eine Impulsbreite aufweist, die sich von denjenigen der anderen Impulse zum Identifizieren der anderen Maschinenzylinder unterscheidet.

Durch Einstellen der Impulsbreite des Zylinder- Identifikationssignals für den gegebenen oder spezifischen Maschinenzylinder, so daß sie unterschiedlich zu denjenigen für die anderen Zylinder ist, kann die Maschinenzylinderidentifikation leicht durchgeführt werden.

In einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Zylinder-Identifikationssignal einen zusätzlichen Impuls enthalten, der innerhalb eines vorgegebenen Winkels relativ zu dem Zylinder- Identifikationssignalimpuls zum Identifizieren des gegebenen einen Maschinenzylinders erzeugt wird.

Durch Erzeugen des zusätzlichen Impulses in der Nähe des Zylinder-Identifikationssignalimpulses zum Identifizieren des spezifischen oder gegebenen einen Zylinders, kann die Zylinderidentifikation leicht und schnell ausgeführt werden.

In einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Zylinder-Identifikationseinrichtung so implementiert sein, daß sie ein Zeitintervall, in dem das Zylinder-Identifikationssignal erzeugt wird, auf Grundlage eines Zählwerts des Winkelpositionssignalimpulses mißt, um dadurch diskriminierend die einzelnen Maschinenzylinder voneinander auf Grundlage der Ergebnisse der Messung zu identifizieren.

Durch Messen der Dauer des Intervalls, in dem das Zylinder- Identifikationssignal erzeugt wird, indem wie voranstehend erwähnt die Winkelpositionssignalimpulse gezählt werden, kann die Zylinderidentifikation mit hoher Zuverlässigkeit realisiert werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Zylinder-Identifikationseinrichtung so angeordnet sein, daß sie die einzelnen Maschinenzylinder auf Grundlage von Verhältnissen von Zeitintervallen, in denen die Zylinder- Identifikationssignale jeweils erzeugt werden, identifiziert.

Durch arithmetisches Bestimmen des Tastverhältnisses des Zylinder-Identifikationssignalimpulses, wie voranstehend erwähnt, kann die Zylinder-Identifikation mit hoher Genauigkeit realisiert werden, selbst wenn die erste Signalreihe nicht erhalten wird, wodurch die Backup-Steuerung mit hoher Genauigkeit und Zuverlässigkeit realisiert werden kann.

Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und vortretende Vorteile der vorliegenden Erfindung lassen sich durch Lesen der folgenden Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsformen, beispielhaft im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen, leichter verstehen.

Im Verlauf der Beschreibung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Funktionsblockschaltbild, das schematisch eine allgemeine Anordnung einer Maschinensteuereinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine Ansicht, die schematisch Strukturen eines ersten und eines zweiten Signaldetektors zeigt, die in der Maschinensteuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet werden;

Fig. 3 eine perspektivische Teilansicht, die vergrößert den in Fig. 2 gezeigten ersten Signaldetektor zeigt;

Fig. 4 ein Wellenformdiagramm zum beispielhaften Erläutern eines Betriebs der Maschinensteuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 ein Wellenformdiagramm zum Erläutern eines Betriebs einer Maschinensteuereinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 ein Wellenformdiagramm zum Erläutern eines Betriebs einer Maschinensteuereinrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 7 ein Wellenformdiagramm zum Erläutern eines Betriebs einer Maschinensteuereinrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht, die einen mechanischen Aufbau eines Umdrehungssignalgenerators zeigt, der in einer bislang bekannten Maschinensteuereinrichtung verwendet wird;

Fig. 9 ein Schaltbild, das eine elektrische Signalverarbeitungsschaltung des Umdrehungssignalgenerators zeigt, der in einer bislang bekannten Maschinensteuereinrichtung verwendet wird;

Fig. 10 ein Blockschaltbild, das einen Aufbau der bislang bekannten Maschinensteuereinrichtung zeigt; und

Fig. 11 ein Wellenformdiagramm zum Erläutern eines Betriebs der bislang bekannten Maschinensteuereinrichtung.

Nachstehend wird die vorliegende Erfindung eingehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Zusammenhang mit Eigenschaften beschrieben, die gegenwärtig als bevorzugte oder typische Ausführungsformen davon angesehen werden. In der folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile überall in den verschiedenen Ansichten.

Ausführungsform 1

Eine erste Ausführungsform der Maschinensteuereinrichtung gemäß der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1-4 beschrieben, wobei Fig. 1 ein Funktionsblockschaltbild ist, welches schematisch eine allgemeine Anordnung der Maschinensteuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt, Fig. 2 eine Ansicht ist, die schematisch Strukturen von Signaldetektoren zeigt, die in dem in Fig. 1 gezeigten Maschinensteuersystem verwendet werden, Fig. 3 eine perspektivische Teilansicht ist, die vergrößert einen ersten Signalgenerator zeigt, und wobei Fig. 4 ein Wellenformdiagramm zur Darstellung der ersten und zweiten Signalreihen ist, die in der Maschinensteuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung erzeugt werden.

Unter Bezugnahme auf die Figuren und insbesondere unter Bezugnahme auf Fig. 2, wird eine Nockenwelle 1 synchron zu einer Kurbelwelle 11 einer Brennkraftmaschine durch eine Übertragungseinrichtung, beispielsweise einen Riemenantriebsmechanismus oder dergleichen, mit einem Geschwindigkeitsuntersetzungsverhältnis von "1/2" relativ zu der Kurbelwelle 11 gedreht.

Ein allgemein mit 81 bezeichneter ersten Signaldetektor ist dafür ausgelegt, eine erste Signalreihe POSR aus zugeben, die der Drehung der Kurbelwelle 11 zugeordnet ist. Insbesondere und unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 umfaßt der erste Signaldetektor 81 eine Drehscheibe 12, die integral auf der Kurbelwelle 11 zur gemeinsamen Drehung damit angebracht ist, eine Vielzahl von Vorsprüngen (oder Zähnen) 81a, die in der Drehscheibe 12 entlang ihrer äußeren Umfangskante mit einem gegebenen Winkelabstand oder Teilung gebildet sind (z. B. für jeden Kurbelwinkel im Bereich zwischen 1° bis 10°) und einen Sensor 81b, der aus einer elektromagnetischen Aufnahmeeinrichtung, einem Hall-Element, einer Sensoreinrichtung vom Magnetwiderstands-Typ oder dergleichen gebildet sein kann. Im Fall der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Struktur wird nur beispielhaft angenommen, daß der Sensor 81b durch eine elektromagnetische Aufnahmeeinrichtung gebildet ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 umfaßt die erste Signalreihe POSR Winkelpositionssignalimpulse, die an jeder vorgegebenen Winkelposition der Kurbelwelle 11 synchron mit ihrer Drehung erzeugt werden, und ein Konstantpegelsignal (äquivalent einem Niedrigpegelintervall τ), welches über einen vorgegebenen Winkelbereich (z. B. über einen Kurbelwinkel von 10 bis mehreren 10 Grad) erzeugt wird, der eine Referenzposition einer bestimmten oder spezifischen Zylindergruppe (einschließlich der Zylinder #1 und #4, die gleichzeitig gesteuert werden können) der Brennkraftmaschine anzeigt.

Das Winkelpositionssignal, welches in der ersten Signalreihe POSR enthalten ist, umfaßt eine Reihe von Impulsen, die entsprechend der einzelnen Vorsprünge 81a, die nacheinander um die äußere Umfangskante der Drehscheibe 12 gebildet sind, erzeugt werden, wobei in der Umfangsreihe der Vorsprünge 81a ein nicht-gezahnter Abschnitt oder ein Segment 80 vorgesehen ist, in dem die Vorsprünge oder Zähne 81a über einem vorgegebenen Winkelbereich, in dem die Impulse des Winkelpositionssignals nicht erzeugt werden, fehlen, wobei das Abschlußende des nicht-gezahnten Abschnitts 80 (entsprechend der Startposition einer Erzeugung des nachfolgenden Impulszugs des Winkelpositionssignals) der Referenzposition θR der spezifischen Zylindergruppe entspricht. Ferner sei darauf hingewiesen, daß das nicht­ gezahnte Segment 80 nur an einer Stelle der äußeren Umfangskante der integral auf die Kurbelwelle 11 angebrachten Drehscheibe 12 vorgesehen ist, so daß der nicht-gezahnte Abschnitt 80 eine Entsprechung nur zu der spezifischen Zylindergruppe besitzt (d. h., anders ausgedrückt, das nicht­ gezahnte Segment 80 tritt bei jedem Kurbelwinkel von 360° auf).

Andererseits ist im Zusammenhang mit der Nockenwelle 1 ein zweiter Signaldetektor 82 zum Erzeugen einer zweiten Signalreihe SGC vorgesehen, wobei der zweite Signaldetektor 82 durch eine integral auf der Nockenwelle 1 zur gemeinsamen Drehung damit angebrachten Drehscheibe 2, wobei eine vorgegebene Anzahl von Vorsprüngen oder Zähnen 82a in der Drehscheibe 2 entlang der äußeren Umfangskante in einer Eins- Zu-Eins-Entsprechung jeweils zu den Maschinenzylindern vorgesehen sind, und einen Sensor 82b, der durch eine elektromagnetische Aufnahmeeinrichtung gebildet sein kann, gebildet ist. Nebenbei sei lediglich als Beispiel angenommen, daß die betrachtete Brennkraftmaschine vier Zylinder beinhaltet. Demzufolge ist die Anzahl der Vorsprünge 82a gleich vier (siehe Fig. 2).

Die zweite Signalreihe SGC besteht aus Zylinder- Identifikationssignalimpulsen, die jeweils entsprechend der einzelnen Maschinenzylinder erzeugt werden, wobei der Impuls, der einem spezifischen einen der Maschinenzylinder (dem Zylinder #1) entspricht, eine Impulsdauer oder Breite PW1 aufweist, die länger als die Impulsbreiten PW2 bis PW4 der Identifikationssignalimpulse für die anderen Zylinder #2 bis #4 ist.

Die erste Signalreihe POSR und die zweite Signalreihe SGC, die voranstehend erwähnt wurden, werden über eine Schnittstellenschaltung 90 an einen Mikrocomputer 100 geliefert, wie in Fig. 1 gezeigt.

Der Mikrocomputer 100 bildet eine Steuereinrichtung zum Steuern von Parametern, die bei dem Betrieb der Brennkraftmaschine beteiligt sind. Diesbezüglich umfaßt der Mikrocomputer 100 eine Referenzpositions- Erfassungseinrichtung 101 zum Erfassen einer Referenzposition θR für die spezifische Zylindergruppe aus dem Winkelpositionssignal, welches in der ersten Signalreihe POSR enthalten und nach einer in der zweiten Signalreihe SGC enthaltenen Impulsflanke erzeugt wird (z. B. eine abfallende Flanke, die in Fig. 4 mit einem Pfeil angedeutet ist), eine Zylindergruppen-Identifikationseinrichtung 102 zum diskriminierenden Unterscheiden einer Zylindergruppe auf der Basis des Konstantpegelsignals ("L"-Pegelintervall τ) und der zweiten Signalreihe SGC, eine Zylinder- Identifikationseinrichtung 103 zum Identifizieren der einzelnen Zylinder auf Grundlage wenigstens der zweiten Signalreihe SGC, eine Steuerzeitgaben-Arithmetikeinrichtung 104 zum arithmetischen Bestimmen oder Berechnen von Steuerzeitgaben für den Maschinenbetriebsparameter P (beispielsweise einen Zündzeitpunkt) auf Grundlage wenigstens des Ergebnisses der Zylinderidentifikation, die von der Zylinder-Identifikationseinrichtung 103 durchgeführt wird, und der zweiten Signalreihe SGC, und eine Anomalitäts- Bestimmungseinrichtung 105 zum Ausgeben einer Anomalitäts- Bestimmungssignals E an die Zylinder- Identifikationseinrichtung 103 und die Steuerzeitgaben- Arithmetikeinrichtung 104 bei einer Erfassung eines Auftretens eines Fehlers wenigstens in der ersten Signalreihe POSR.

Solange in der ersten Signalreihe POSR und der zweiten Signalreihe SGC kein Fehler auftritt, mißt die in den Mikrocomputer 100 eingebaute Zylinder- Identifikationseinrichtung 103 das Intervall oder die Periode, in der der Zylinder-Identifikationssignalimpuls in der zweiten Signalreihe SGC enthalten ist (z. B. Intervall eines "H"-Pegels), indem die Impulse des Winkelpositionssignals gezählt werden, die in der ersten Signalreihe POSR enthalten sind, das während des oben erwähnten Intervalls erzeugt wird. Der einzelne Maschinenzylinder kann auf Grundlage der Anzahl von so gezählten Impulsen der ersten Signalreihe POSR identifiziert werden, die die Dauer der Impulse anzeigen, die in der zweiten Signalreihe SGC enthalten sind.

Andererseits ist die Steuerzeitgaben-Arithmetikeinrichtung 104 so angeordnet, daß sie jeweils die Winkelpositionssignalimpulse beginnend von der Referenzposition θR für den einzelnen Maschinenzylinder zählt, um dadurch arithmetisch die Steuerparameter zu bestimmen.

Wenn andererseits die erste Signalreihe POSR aufgrund des Auftretens eines Fehlers in dem Sensor oder wegen irgendwelcher anderer Gründe nicht verfügbar ist, d. h. wenn die erste Signalreihe POSR kontinuierlich auf einem konstanten Pegel bleibt oder eine anomale Impulsbreite aufzeigt, erzeugt die Anomalitäts-Bestimmungseinrichtung 105 ein Anomalitäts-Bestimmungssignal E zum Umschalten der Steuerverarbeitung, wobei das Anomalitäts-Bestimmungssignal E der Zylindergruppen-Identifikationseinrichtung 102, der Zylinder-Identifikationseinrichtung 103 und der Steuerzeitgaben-Arithmetikeinrichtung 104 eingegeben wird. In diesem Fall ist die Anomalitäts-Bestimmungseinrichtung 105 dafür ausgelegt, eine Entscheidung hinsichtlich einer Anomalität der zweiten Signalreihe SGC durchzuführen.

Die Zylinder-Identifikationseinrichtung 103 spricht auf das von der Anomalitäts-Bestimmungseinrichtung 105 ausgegebene Anomalitäts-Bestimmungssignal E an, um dadurch diskriminierend die einzelnen Maschinenzylinder auf Grundlage des Ergebnisses der Berechnung des Verhältnisses der zeitlichen Dauer des Zylinder-Identifikationssignalimpulses (d. h. des Tastverhältnisses zwischen der Dauer eines "H" Pegels und eines "L"-Pegels, die benachbart zueinander sind) unter Verwendung nur der zweiten Signalreihe SGC zu identifizieren. In dieser Weise kann eine Backup-Steuerung realisiert werden.

Andererseits verwendet die Steuerzeitgaben- Arithmetikeinrichtung 104 die fallende Flanke des Zylinder- Identifikationssignalimpulses als die Steuerzeitgabe für den Parameter P.

Genauer gesagt, wenn das Maschinensystem normal arbeitet, dann mißt die Zylinder-Identifikationseinrichtung 103 die Zeitintervalle, in denen die Zylinder- Identifikationssignalimpulse, die in der zweiten Signalreihe SGC enthalten sind, erzeugt werden, nämlich durch Zählen der Winkelpositionssignalimpulse, die in der ersten Signalreihe POSR jeweils während der entsprechenden Zeitintervalle enthalten sind, um dadurch auf Grundlage der Ergebnisse der Messung, die nachstehend noch beschrieben wird, die einzelnen Maschinenzylinder diskriminierend zu identifizieren. Beim Auftreten einer Anomalitäts-Unverfügbarkeit oder eines Fehlens der ersten Signalreihe POSR spricht die Zylinder- Identifikationseinrichtung 103 andererseits auf das Anomalitäts-Bestimmungssignal E an, das durch die Anomalitäts-Entscheidungseinrichtung 105 erzeugt wird, um dadurch die einzelnen Maschinenzylinder auf Grundlage des Ergebnisses der Berechnung des Verhältnisses der zeitlichen Dauer des Zylinder-Identifikationssignalimpulses (z. B. des Tastverhältnis zwischen der Dauer eines "H"-Pegels und derjenigen eines "L"-Pegels) unter Verwendung nur der zweiten Signalreihe SGC diskriminierend zu unterscheiden. In dieser Weise wird eine Backup-Steuerung realisiert.

In ähnlicher Weise bestimmt die Zeitgaben- Arithmetikeinrichtung 104 arithmetisch oder berechnet die Steuerzeitgaben für den Maschinenbetriebsparameter durch Zählen der Winkelpositionssignalimpulse durch Verwendung der Referenzposition θR, die durch das Konstantpegelsignal (d. h. ein "LV"-Pegelintervall τ) angezeigt wird, welches in der ersten Signalreihe POSR enthalten ist, sowie des Zylinder- Identifikationssignals, welches in der zweiten Signalreihe SGC enthalten ist, solange der Maschinenbetrieb normal ist.

Beim Auftreten einer Anomalität in der ersten Signalreihe POSR spricht die Steuerzeitgaben-Arithmetikeinrichtung 104 im Gegensatz dazu auf das von der Anomalitäts- Bestimmungseinrichtung 105 ausgegebene Anomalitäts- Bestimmungssignal E an, um dadurch die Backup-Steuerung nur auf Grundlage der Zylinder-Identifikationssignalimpulse zu realisieren, die in der zweiten Signalreihe SGC enthalten sind. In dem Fall, daß die zweite Signalreihe SGC nicht erhalten werden kann, führt die Steuerzeitgaben- Arithmetikeinrichtung 104 ferner die Backup-Steuerung durch, indem sie gleichzeitig die zu der gleichen Gruppe gehörenden Maschinenzylinder feuert, wobei sie nur das Ergebnis der Identifikation verwendet, die von der Zylindergruppen- Identifikationseinrichtung 102 auf Grundlage der ersten Signalreihe POSR ausgeführt wird.

Solange wie der Maschinenbetrieb normal ist, bestimmt nebenbei gesagt die Steuerzeitgaben-Arithmetikeinrichtung 104 arithmetisch die Steuerparameter P, beispielsweise den Zündzeitpunkt, die Brennstoffeinspritzmenge und andere Parameter, durch Bezugnahme auf in der Form einer Karte in einem Speicher (nicht dargestellt) gespeicherten Daten auf Grundlage von Betriebszustandssignalen D, die von einer Vielzahl von (nicht dargestellten) Sensoren zugeführt werden, um dadurch die einzelnen Maschinenzylinder entsprechend der so bestimmten Steuerparameter P zu steuern.

Als nächstes wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 der Betrieb der Maschinensteuereinrichtung beschrieben, der in dem in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Aufbau gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung implementiert ist.

Wie voranstehend erwähnt, ist die Drehscheibe 12 mit den Vorsprüngen oder Zähnen 81a, die über jedem vorgegebenen Winkel entlang der äußeren Umfangskante gebildet sind, auf der Kurbelwelle 11 angebracht, wobei der Sensor 81b den Vorsprüngen 81a gegenüberliegend angeordnet ist, um dadurch den ersten Signaldetektor 81 zum Erzeugen der ersten Signalreihe POSR zu bilden, die den Winkelpositionssignalimpuls jeweils entsprechend zu den Vorsprüngen 81a und die Konstantpegelsignalimpulse, die die Referenzposition θR anzeigen, enthält.

Es sollte nochmals erwähnt werden, daß die Reihe der Vorsprünge 81a teilweise mit dem nicht-gezahnten Abschnitt oder Segment 80 versehen ist (an einer Stelle auf der äußeren Umfangskante der Drehscheibe 12 im Fall der Vier-Zylinder- Maschine), so daß die erste Signalreihe POSR nicht nur die Winkelpositionssignalimpulse umfaßt, sondern auch das Konstantpegelsignal, das die Referenzposition θR anzeigt.

Das nicht-gezahnte Segment 80 wird durch den Sensor 81b erfaßt, der das Vorhandensein/Fehlen der Vorsprünge oder Zähne 81a in die erste Signalreihe POSR (ein elektrisches Signal) transformiert, die der Referenzpositions- Erfassungseinrichtung 101 eingegeben wird, die in den Mikrocomputer 100 eingebaut ist, wobei das nicht-gezahnte Segment 80 durch die Referenzpositions-Erfassungseinrichtung 101 erfaßt oder identifiziert wird, indem die Intervalle, zu denen Winkelpositionssignalimpulse bzw. die Referenzpositionssignalimpulse erzeugt werden, verglichen werden.

Die erste Signalreihe POSR (siehe Fig. 4), die entsprechend der Vorsprünge 81a erzeugt wird, die in der auf der Kurbelwelle 11 angebrachten Drehscheibe 12 gebildet sind, enthält die Winkelpositionssignale, die durch die bei jedem vorgegebenen Winkel erzeugten Impulse gebildet werden, und das Konstantpegelsignal, das dem Intervall oder einer Periode τ eines "L"-Pegels entspricht, in der kein Winkelpositionssignalimpuls über einen vorgegebenen Winkel entsprechend der Bogenlänge des nicht-gezahnten Segments 80 erhalten werden kann.

In diesem Fall sei darauf hingewiesen, daß die Position, an der das Intervall τ mit einem "L"-Pegel, welches bei jedem Kurbelwinkel von 360° erzeugt wird, beendet ist (d. h. die Position, an der eine Erzeugung des nachfolgenden Winkelpositionssignals beginnt), die Referenzposition θR darstellt, die bei der arithmetischen Bestimmung der Steuerzeitgabe für die spezifische Zylindergruppe verwendet wird.

Insbesondere identifiziert die Zylindergruppen- Identifikationseinrichtung 102 die spezifische Zylindergruppe und die andere Zylindergruppe diskriminierend voneinander auf Grundlage nur der Referenzposition θR, die von der Referenzpositions-Erfassungseinrichtung 101 erzeugt wird. Somit kann die Steuerzeitgaben-Arithmetikeinrichtung 104 die Gruppe von Zylindern, die gleichzeitig auf einer Gruppen- Zu- Gruppen-Basis gesteuert werden können, schnell identifizieren. In dieser Weise kann das Maschinensteuerungsverhalten wenigstens auf ein erforderliches Minimum sichergestellt werden.

Andererseits enthält die zweite Signalreihe SGC, die entsprechend der Vorsprünge 82a erzeugt wird, die in der auf der Nockenwelle 1 angebrachten Drehscheibe 2 gebildet sind, die Zylinder-Identifikationssignalimpulse, wobei der Impuls entsprechend einem spezifischen Zylinder (z. B. dem Zylinder #1) so eingestellt ist, daß er die Impulsbreite PW1 aufweist, die länger als die Impulse für die anderen Maschinenzylinder ist.

Somit kann die Zylinder-Identifikationseinrichtung 103 den spezifischen Zylinder und die anderen Zylinder diskriminierend identifizieren, wodurch die Steuerzeitgaben- Arithmetikeinrichtung 104 ein gewünschtes Maschinensteuerverhalten auf Grundlage des Ergebnisses der Zylinderidentifikation realisieren kann, die durch die Zylinder-Identifikationseinrichtung 103 ausgeführt wird.

Solange wie die erste Signalreihe POSR und die zweite Signalreihe SGC ohne Fehler erhalten werden, kann die Zylinder-Identifikationseinrichtung 103 natürlich den spezifischen Maschinenzylinder sowie die anderen Zylinder diskriminierend identifizieren, indem die Impulsbreite der zweiten Signalreihe SGC gemessen wird, während die Anzahl der in der ersten Signalreihe POSR enthaltenen Winkelpositionssignalimpulse gezählt werden.

Da die Referenzposition θR für die spezifische Zylindergruppe mit einem Zeitpunkt übereinstimmt, bei dem ein erneuter Beginn einer Erzeugung des Winkelpositionssignals nachfolgend einer Erfassung der abfallenden Flanke des Zylinder- Identifikationssignals, welches in der zweiten Signalreihe SGC enthalten ist, erfaßt wird, kann die Referenzposition θR schnell innerhalb einer kurzen Zeit erfaßt werden, die zwischen der abfallenden Impulsflanke und dem erneuten Beginn des Winkelpositionssignals liegt.

Ferner können die Referenzpositionen θR für die andere Zylindergruppe und die einzelnen Maschinenzylinder an den Zeitpunkten erfaßt werden, an denen jeweils vorgegebene Anzahlen von Winkelpositionssignalimpulsen gezählt werden, und zwar beginnend von der Referenzposition θR für die spezifische Zylindergruppe.

Außer wenn die erste Signalreihe POSR normal erhalten werden kann, aufgrund eines Ausfalls oder eines Defekts des im Zusammenhang mit der Kurbelwelle 11 vorgesehenen Sensors 81b, führt die Zylinder-Identifikationseinrichtung 103 andererseits die Zylinder-Identifikation nur unter Verwendung der zweiten Signalreihe SGC aus. Somit kann die Backup- Steuerung für den Maschinenparameter realisiert werden.

Genauer gesagt, die Zylinder-Identifikationseinrichtung 103 führt eine Berechnung und einen Vergleich der Verhältnisse zwischen den "H"-Pegel-Dauern und den "L"-Pegel-Dauern der in der zweiten Signalreihe SGC sequentiell enthaltenen Impulse aus, um dadurch den spezifischen Maschinenzylinder auf Grundlage des Impulses mit der größten Impulsbreite PW1 zu identifizieren, in der sich die zweite Signalreihe SGC auf einem "H"-Pegel befindet, und um dann die anderen Zylinder sukzessive zu identifizieren.

Durch Einstellen der Zeitgaben, an denen die einzelnen Impulse der zweiten Signalreihe SGC abfallen, als die Zündzeitpunkte für die einzelnen Zylinder, kann in diesem Fall das Steuerverhalten der Brennkraftmaschine wie gewünscht sichergestellt werden.

Wenn ferner die zweite Signalreihe SGC aufgrund eines Defekts des im Zusammenhang mit der Nockenwelle 1 vorgesehenen Sensors 82b nicht verfügbar ist, kann die Steuerzeitgaben- Arithmetikeinrichtung 104 die Backup-Steuerung ausführen, indem sie auf die gruppenweise gleichzeitige Feuerungssteuerung auf Grundlage nur des Ergebnisses der Zylindergruppen-Identifikation, basierend auf der Referenzposition θR, die durch das in der ersten Signalreihe POSR enthaltene Konstantpegelsignal angezeigt wird, und dem gezählten Wert der in der letzteren enthaltenen Winkelpositionssignalimpulse, zurückgreift. Somit kann das Maschinensteuerverhalten wie gewünscht sichergestellt werden.

Wie nunmehr ersichtlich ist, durch Bereitstellen des ersten Signaldetektors 81 zum Erfassen der ersten Signalreihe POSR, die das Winkelpositionssignal und das Konstantpegelsignal (das die Referenzposition θR anzeigt) im Zusammenhang mit der Kurbelwelle 11 enthält, tritt keine Phasendifferenz aufgrund einer Zwischenpositionierung der Übertragungseinrichtung, beispielsweise der Riemenantriebseinrichtung, auf. Somit kann der Kurbelwinkel und die Referenzposition θR mit hoher Genauigkeit erfaßt werden, was wiederum bedeutet, daß die Zündzeitpunkte und außerdem die Kraftstoffeinspritzmenge mit hoher Genauigkeit gesteuert werden können.

Wegen der Verwendung des Konstantpegelsignals und der für die spezifische Zylindergruppe eingestellten Referenzposition θR, kann die spezifische Zylindergruppe ferner bei jeder Detektion der Referenzposition θR identifiziert werden, wodurch die Gruppe der Maschinenzylinder, die gleichzeitig gesteuert werden können, schnell und leicht erfaßt werden kann. Somit kann die Zündzeitpunktsteuerung und die Kraftstoffeinspritzsteuerung insbesondere beim Starten des Maschinenbetriebs schnell und richtig ausgeführt werden.

Selbst im Fall, wenn die erste Signalreihe POSR aufgrund eines Fehlers des ersten Signaldetektors 81 oder wegen irgendwelchen anderen Gründen nicht erhalten werden kann, kann zusätzlich die Backup-Funktion für die Maschinenzylinderidentifikation und auch für die Referenzpositionsidentifikation realisiert werden, indem der Tastzyklus der in der zweiten Signalreihe SGC enthaltenen Impulse arithmetisch bestimmt wird, wodurch die Zündzeitgabensteuerung und die Kraftstoffeinspritzsteuerung durch die Backup-Steuerung ohne das Auftreten eines Stehenbleibens der Maschine kontinuierlich beibehalten werden kann.

Ausführungsform 2

Im Fall der Maschinenbetriebssteuereinrichtung gemäß der voranstehend beschriebenen ersten Ausführungsform der Erfindung ist der Impuls, der in der zweiten Signalreihe SGC enthalten ist und dem spezifischen Maschinenzylinder identifiziert, so eingestellt, daß er die Impulsbreite PW1 aufweist, die sich von denjenigen der anderen Zylinder unterscheidet. Jedoch kann eine derartige Anordnung genauso verwendet werden, daß ein zusätzlicher Impuls zusätzlich zu einem spezifischen Zylinder-Identifikationssignalimpuls in der Nähe davon innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereichs erzeugt wird.

Fig. 5 ist ein Wellenformdiagramm zum Erläutern eines Betriebs der Maschinensteuereinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, in der ein zusätzlicher Impuls Ps in der Nähe des spezifischen Maschinenzylinder- Identifikationssignalimpulses erzeugt wird.

Bezugnehmend auf Fig. 5 sind bei (a) und (b) jeweils Wellenformen der zweiten Signalreihe SGC dargestellt, die sich voneinander unterscheiden. Insbesondere ist bei (a) in Fig. 5 eine Wellenform der zweiten Signalreihe SGC dargestellt, bei der ein zusätzlicher Impuls Ps in der Nähe des spezifischen Zylinder-Identifikationssignalimpulses erzeugt wird, während bei (b) eine Wellenform der zweiten Signalreihe SGC dargestellt ist, in der zwei zusätzliche Impulse Ps für den spezifischen Zylinder (Zylinder #1) erzeugt werden, wobei ein zusätzlicher Impuls für den Zylinder (Zylinder #4) erzeugt wird, der zu der gleichen Gruppe wie der spezifische Zylinder (#1) gehört.

Wie sich aus den in Fig. 5 gezeigten Wellenformen entnehmen läßt, kann der spezifische Zylinder von den anderen Zylindern hinsichtlich eines Vorhandenseins/Fehlens des zusätzlichen Impulses Ps oder der Anzahl davon diskriminierend identifiziert werden. Somit können die Impulse jeweils zum Identifizieren der Maschinenzylinder eine gleiche Impulsbreite aufweisen, mit Ausnahme des zusätzlichen Impulses Ps.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 bei (a) kann der spezifische Maschinenzylinder durch die Zylinder- Identifikationseinrichtung 103 diskriminierend identifiziert werden, indem der zusätzliche Impuls Ps innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereichs in der Nähe des eigentümlichen Maschinenzylinder- Identifikationssignalimpulses für den spezifischen Zylinder erzeugt wird.

Solange die erste Signalreihe POSR und die zweite Signalreihe SGC normal erzeugt werden, ist es insbesondere möglich, den zusätzlich Impuls Ps, der innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereichs relativ zu dem eigentümlichen Maschinenzylinder- Identifikationssignalimpuls erzeugt wird, zu erfassen, indem die Winkelpositionssignalimpulse gezählt werden, die in der ersten Signalreihe POSR enthalten sind. Wenn andererseits die erste Signalreihe POSR nicht erhalten werden kann, kann eine Existenz des zusätzlichen Impulses Ps innerhalb des vorgegebenen Winkelbereichs durch einen Vergleich der Tastverhältnisse der in der zweiten Signalreihe SGC enthaltenen Impulse diskriminierend erfaßt werden.

Wenn die in Fig. 5 bei (b) gezeigte Impulswellenform verwendet wird, werden ferner zwei zusätzliche Impulse Ps zum Identifizieren des spezifischen Zylinders (#1) erzeugt, während ein zusätzlicher Impuls Ps zum Identifizieren des Zylinders (#4) hinzugefügt ist, der zu der gleichen Zylindergruppe wie der spezifische Zylinder (#1) gehört. Somit kann sofort der spezifische Zylinder (#1), und außerdem der Gegenzylinder (#4), der zu der gleichen Zylindergruppe gehört, jeweils identifiziert werden, nämlich hinsichtlich der Anzahl der zusätzlichen Impulse Ps.

Nebenbei gesagt, kann die Anzahl der zusätzlichen Impulse Ps ziemlich beliebig gewählt werden.

An dieser Stelle sei erwähnt, daß, wenn die erste Signalreihe POSR für den Fall nicht erhalten werden kann, daß die bei (a) oder (b) in Fig. 5 gezeigte Impulswellenform verwendet wird, es möglich ist, die einzelnen Maschinenzylinder zu identifizieren, indem die Anzahl der zusätzlichen Impulse Ps durch die arithmetische Bestimmung der Tastverhältnisse der in der zweiten Signalreihe SGC enthaltenen Impulse über eine ähnliche Prozedur wie voranstehend beschrieben bestimmt werden.

In dieser Weise kann die Steuerzeitgaben- Arithmetikeinrichtung 104 kontinuierlich die gewünschte Backup-Steuerung ausführen, indem die abfallenden Zeitpunkte der Impulse (oder Impulsgruppen einschließlich des zusätzliches Impulses Ps), die in der zweiten Signalreihe SGC enthalten sind, als die Steuerzeitgaben verwendet werden (die voranstehend erwähnten abfallenden Zeitpunkte stimmen jeweils für die einzelnen Maschinenzylinder überein, wie durch Pfeile in Fig. 5 angedeutet).

Ausführungsform 3

Im Fall der vorangehenden Ausführungsformen ist der erste Signaldetektor 81 im Zusammenhang mit der Kurbelwelle 11 vorgesehen, während der zweite Signaldetektor 82 im Zusammenhang mit der Nockenwelle 1 vorgesehen ist. Solange jedoch die geforderte Referenzpositions-Erfassungsgenauigkeit nicht zu streng ist, können die Anordnungen der Signaldetektoren 81 und 82 umgedreht werden, so daß die erste Signalreihe POSR, die die Referenzposition θR anzeigt, im Zusammenhang mit der Nockenwelle 1 erzeugt wird.

Ausführungsform 4

Im Fall der vorangehenden Ausführungsformen wird das Konstantpegelsignal, das die Referenzposition θR anzeigt, entsprechend dem nicht-gezahnten Segment erzeugt, das in der Drehscheibe 12 entlang ihrer äußeren Umfangskante gebildet ist, so daß das "L"-Pegelintervall τ in der ersten Signalreihe POSR innerhalb des Winkelbereichs entsprechend zu dem nicht-gezahnten Abschnitt 80 stattfindet. Jedoch ist das Konstantpegelsignal nicht auf das "L"-Pegelsignal beschränkt, sondern andere Signale können mit im wesentlichen den gleichen Effekt verwendet werden, vorausgesetzt, daß das Signal einen gleichen konstanten Pegel fortgesetzt über einen vorgegebenen Winkelbereich aufzeigt. Beispielsweise kann ein Segment mit einem vergrößerten Radius (z. B. mit einer äußeren Oberfläche entsprechend der Spitze des Vorsprungs 81a) in der Drehscheibe 12 an der Stelle entsprechend dem nicht-gezahnten Abschnitt 80 gebildet sein. In diesem Fall wird das Konstantpegelsignal durch ein Hoch- oder "H"-Pegelintervall dargestellt.

Ausführungsform 5

Im Fall der vorangehenden Ausführungsformen wird der in der zweiten Signalreihe SGC enthaltene Zylinder- Identifikationssignalimpuls so erzeugt, daß die fallende Flanke davon innerhalb des "L"-Pegelintervalls τ des in der ersten Signalreihe POSR enthaltenen Konstantpegelsignals positioniert ist. Allerdings kann der Zylinder- Identifikationssignalimpuls so erzeugt werden, daß die ansteigende Flanke davon während des "L"-Pegelintervalls auftritt.

Fig. 6 ist ein Wellenformdiagramm, das einen Betrieb der Maschinensteuereinrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, bei der der Zylinder-Identifikationssignalimpuls eine ansteigende Flanke aufweist, die während des "L"-Pegelintervalls auftritt.

Bezugnehmend auf Fig. 6 sind bei (a) bzw. (b) Wellenformen der zweiten Signalreihen SGC gezeigt, die sich voneinander unterscheiden. Insbesondere ist bei (a) in Fig. 6 eine Wellenform gezeigt, in der die Zylinder- Identifikationssignalimpulsbreite PW1 größer eingestellt ist als die Impulsbreiten PW2 bis PW4 für die anderen Zylinder, während bei (b) eine Wellenform der zweiten Signalreihe SGC dargestellt ist, in der ein zusätzlicher Impuls für den spezifischen Zylinder (Zylinder #1) erzeugt wird.

Mit den Wellenformen der zweiten Signalreihe SGC sieht die Referenzpositions-Erfassungseinrichtung 101 die Referenzposition θR als den Zeitpunkt an, an dem ein erneuter Beginn einer Erzeugung des Winkelpositionssignals nachfolgend einer Detektion der Anstiegsflanke des Zylinder- Identifikationssignalimpulses erfaßt wird. Andererseits kann die Zylinder-Identifikationseinrichtung 103 den spezifischen Zylinder erfassen, indem der Zylinder- Identifikationssignalimpuls mit einer großen Impulsbreite PW1 oder der zusätzliche Impuls Ps erfaßt wird.

Ausführungsform 6

Im Fall der vorangehenden Ausführungsformen wird das Konstantpegelsignal, welches in der ersten Signalreihe POSR enthalten ist, nur entsprechend zu der spezifischen Zylindergruppe erzeugt. Jedoch kann das Konstantpegelsignal jeweils für die einzelnen Maschinenzylinder erzeugt werden.

Fig. 7 ist ein Wellenformdiagramm zum Erläutern eines Betriebs der Maschinensteuereinrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der das Konstantpegelsignal ("L"-Pegelintervall τ) entsprechend jedem Zylinder der Maschinenzylinder erzeugt wird.

In Fig. 7 wird angenommen, daß die erste Signalreihe POSR bei jedem Kurbelwinkel von 180° entsprechend jeweils zu den einzelnen Zylindern #1 bis #4 erzeugt wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 7 sind bei (a) bis (f) verschiedene Wellenformen der zweiten Signalreihe SGC gezeigt. Insbesondere ist bei (a) eine Wellenform der zweiten Signalreihe SGC gezeigt, in der die Impulsbreite PW1 für einen spezifischen Zylinder größer als die Impulsbreiten PW2 bis PW4 für die anderen Zylinder eingestellt ist, während bei (b) eine Wellenform der zweiten Signalreihe SGC gezeigt ist, in der ein zusätzlicher Impuls Ps unmittelbar vor dem Impuls zum Identifizieren des spezifischen Zylinders eingefügt ist. Ferner ist bei (c) in Fig. 7 eine Wellenform der zweiten Signalreihe SGC gezeigt, in der der zusätzliche Impuls erzeugt wird, und zwar unmittelbar dem spezifischen Zylinder- Identifikationsimpuls folgend, während bei (d) eine Wellenform der zweiten Signalreihe SGC gezeigt ist, in der zwei zusätzliche Impulse unmittelbar vor dem spezifischen Zylinder-Identifikationsimpuls eingefügt sind, wobei ein zusätzlicher Impuls unmittelbar nach dem Impuls eingefügt ist, der den Zylinder (#4) identifiziert, der zu der gleichen Zylindergruppe wie der spezifische Zylinder gehört. Ferner ist bei (e) in Fig. 7 eine Wellenform der zweiten Signalreihe SGC gezeigt, in der die Identifikationsimpulsbreite PW1 für den spezifischen Zylinder länger als die anderen Impulse eingestellt ist, wobei die ansteigende Flanke davon innerhalb des "L"-Pegelintervalls τ erzeugt wird. Schließlich ist bei (f) eine Wellenform der zweiten Signalreihe SGC gezeigt, in der ein zusätzlicher Impuls vor der Identifizierung des spezifischen Zylinders eingefügt ist, wobei die ansteigende Flanke innerhalb des "L-"-Pegelintervalls erzeugt wird.

Gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung sind ein Paar von nicht-gezahnten Abschnitten oder Segmenten 80 auf der äußeren Umfangskante der Drehscheibe 12 an diametral gegenüberliegenden Abschnitten (d. h. mit einem Winkelabstand von 180°) vorgesehen, um das "L"-Pegelintervall τ für jeden der Maschinenzylinder in der ersten Signalreihe POSR zu erzeugen.

Ferner sind in der zweiten Signalreihe die Impulsbreiten PW2 und PW3 zum Identifizieren der anderen Zylinder als des spezifischen Zylinders länger eingestellt als diejenigen in den vorangehenden Ausführungsformen, so daß Teile von diesen Impulsbreiten PW2 und PW3 durch Zählen der Winkelpositionssignalimpulse gemessen werden können.

Durch Kombinieren der ersten Signalreihe POSR und einer der zweiten Signalreihen SGC, die in Fig. 7 gezeigt sind, können die einzelnen Maschinenzylinder und die Referenzposition θR in der voranstehend beschriebenen Weise diskriminierend identifiziert werden.

Die Referenzpositions-Erfassungseinrichtung 101 erkennt nämlich als die Referenzposition θR den Zeitpunkt, zu dem eine Erzeugung des Winkelpositionssignals erneut begonnen wird, und zwar unmittelbar folgend einer Erfassung der Impulsflanke des Zylinder-Identifikationssignals, während die Zylinder-Identifikationseinrichtung 103 den spezifischen Zylinder und außerdem die anderen Zylinder auf Grundlage einer Differenz in der Impulsbreite zwischen dem Zylinder- Identifikationssignal oder einem Vorhandensein/Fehlen des zusätzlichen Impulses identifizieren kann.

Im Fall, daß die erste Signalreihe POSR einen Fehler erleidet, spricht die Zylinder-Identifikationseinrichtung 103 auf das Anomalitäts-Bestimmungssignal E an, um dadurch den spezifischen Zylinder und die anderen Zylinder diskriminierend auf der Basis der Tastverhältnisse der zweiten Signalreihe SGC zu identifizieren, während die Steuerzeitgaben-Arithmetikeinrichtung 104 die Backup- Steuerung ausführt, indem sie die Referenzposition θR als den Zeitpunkt ansieht, zu dem die Zylinder- Identifikationssignalimpulse abfallen.

Wenn andererseits eine Anomalität in der zweiten Signalreihe SGC auftritt, wird die Backup-Steuerung unmöglich, da die Maschinenzylinderidentifikation nicht auf Grundlage von nur der ersten Signalreihe POSR ausgeführt werden kann.

Solange jedoch sowohl die erste Signalreihe POSR als auch die zweite Signalreihe SGC normal sind, kann die Referenzposition θR für jeden der individuellen Zylinder schnell erfaßt werden, da keine Notwendigkeit besteht, die Referenzpositionen θR für die anderen Zylinder auf Grundlage des jeweiligen gezählten Werts der Winkelpositionssignalimpulse zu bestimmen.

Viele Modifikationen und Änderungen der vorliegenden Erfindung sind angesichts der obigen Techniken möglich. Es versteht sich deshalb von selbst, daß die Erfindung innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche anders als spezifisch umschrieben umgesetzt werden kann.

Claims (13)

1. Einrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine, umfassend:
einen ersten Signaldetektor zum Erzeugen einer ersten Signalreihe synchron zu einer Umdrehung einer Drehwelle der Brennkraftmaschine;
einen zweiten Signaldetektor zum Erzeugen einer zweiten Signalreihe synchron zu einer Umdrehung der Drehwelle; und
eine Steuereinrichtung zum Steuern eines Parameters, der bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine beteiligt ist, auf der Grundlage der ersten und zweiten Signalserien;
wobei die erste Signalserie umfaßt: ein Winkelpositionssignal, welches zu jeder vorgegebenen Winkelposition der Drehwelle erzeugt wird, und ein Konstantpegelsignal, welches über einen vorgegebenen Winkelbereich erzeugt wird und eine
Referenzpositionssignal entsprechend wenigstens einer spezifischen Zylindergruppe der Maschine anzeigt;
wobei die zweite Signalserie jeweils durch Impulse entsprechend zu den Zylindern gebildet ist und ein Zylinder-Identifikationssignal für einen gegebenen der Zylinder enthält, wobei sich eine Impulsform des Zylinder-Identifikationssignals für den gegebenen einen Zylinder von derjenigen für die anderen Maschinenzylinder unterscheidet;
wobei das Zylinder-Identifikationssignal eine Impulsflanke aufweist, die zu einer Zeitgabe erzeugt wird, die in ein Intervall des Konstantpegelsignals fällt;
wobei die Steuereinrichtung umfaßt:
eine Referenzpositions-Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Referenzposition auf Grundlage des Winkelpositionssignals, welches in der ersten Signalserie enthalten ist und nachfolgend einer Impulsflanke, die in der zweiten Signalserie enthalten ist, erzeugt wird;
eine Zylindergruppen-Identifikationseinrichtung zum Identifizieren der Zylindergruppe auf Grundlage des Konstantpegelsignals und der zweiten Signalreihe;
eine Zylinder-Identifikationseinrichtung zum diskriminierenden Identifizieren jedes der Maschinenzylinder auf Grundlage von wenigstens der zweiten Signalreihe;
eine Steuerzeitgaben-Arithmetikeinrichtung zum arithmetischen Bestimmen von Steuerzeitgaben zum Steuern des Parameters auf Grundlage wenigstens der Ergebnisse der Zylinderidentifikation, die durch die Zylinder- Identifikationseinrichtung ausgeführt wird, und der zweiten Signalreihe; und
eine Anomalitäts-Bestimmungseinrichtung zum Erzeugen und Zuführen eines Anomalitäts-Entscheidungssignals an die Zylinder-Identifikationseinrichtung und die Steuerzeitgaben-Arithmetikeinrichtung bei Erfassen eines Fehlers in der ersten Signalreihe.

2. Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Signalreihe synchron zu einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine erzeugt wird, während die zweite Signalreihe synchron zu einer Nockenwelle erzeugt wird, die mit einem Geschwindigkeitsuntersetzungsverhältnis von "1/2" relativ zu der Kurbelwelle angetrieben wird.

3. Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerzeitgaben-Arithmetikeinrichtung so angeordnet ist, daß sie die Steuerzeitgaben für den Parameter arithmetisch durch Zählen von Impulsen des Winkelpositionssignals bestimmt.

4. Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Konstantpegelsignal einem Niedrigpegelsignal entspricht, während dem das Winkelpositionssignal nicht kontinuierlich erzeugt wird; und
ein Zeitpunkt, an dem das Niedrigpegelintervall beendet wird, der Referenzposition der spezifischen Zylindergruppe entspricht.

5. Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Konstantpegelsignal entsprechend zu jedem der einzelnen Zylinder der Maschine erzeugt wird.

6. Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylinder-Identifikationssignal einen Impuls zum Identifizieren des gegebenen einen Zylinders enthält, wobei der Impuls eine Impulsbreite aufweist, die sich von denjenigen der anderen Impulse zum Identifizieren der anderen Impulse unterscheidet.

7. Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylinder-Identifikationssignal einen zusätzlichen Impuls enthält, der innerhalb eines vorgegebenen Winkels relativ zu dem Zylinder-Identifikationssignalimpuls zum Identifizieren des gegebenen einen Zylinders erzeugt wird.

8. Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder-Identifikationseinrichtung implementiert ist zum Messen eines Zeitintervalls, während dem das Zylinder-Identifikationssignal erzeugt wird, auf der Basis eines Zählwerts des Winkelpositionssignalimpulses, um dadurch diskriminierend die einzelnen Maschinenzylinder voneinander auf der Basis der Ergebnisse der Messung zu identifizieren.

9. Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder- Identifikationseinrichtung so implementiert ist, daß sie die einzelnen Maschinenzylinder jeweils auf der Basis von Verhältnissen von Zeitintervallen identifiziert, während denen die Zylinder-Identifikationssignale erzeugt werden.

10. Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der erste Signaldetektor im Zusammenhang mit einer Kurbelwelle der Maschine vorgesehen ist, während der zweite Signaldetektor im Zusammenhang mit einer Nockenwelle vorgesehen ist, die mit einer Geschwindigkeit (UpM) entsprechend einer Hälfte von derjenigen der Kurbelwelle gedreht wird;
wobei der erste Detektor umfaßt: eine erste Drehscheibe, die auf der Kurbelwelle zur gemeinsamen Drehung damit angebracht ist und mit einer Reihe von Zähnen und einem nicht-gezahnten Segment entlang ihrer äußeren Umfangskante gebildet ist; und
eine Sensoreinrichtung zum Erfassen der Zähne und des nicht-gezahnten Segments zum Erzeugen von Impulsen, die das Winkelpositionssignal bzw. das Konstantpegelsignal bildet; und
wobei der zweite Signaldetektor umfaßt: eine zweite Drehscheibe, die auf der Nockenwelle angebracht und mit Vorsprüngen ausgebildet ist, und eine zweite Sensoreinrichtung zum Erfassen der Vorsprünge, um dadurch Impulse zu erzeugen, die das Zylinder- Identifikationssignal bilden, wobei einer der Vorsprünge zum Erzeugen eines Impulses, der den gegebenen einen Zylinder identifizieren kann, eine größere Breite als andere Vorsprünge aufweist.

11. Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Drehscheibe mit einem Paar von nicht-gezahnten Segmenten an diametral gegenüberliegenden Positionen ausgebildet ist, um so jeweils die einzelnen Zylinder in Zusammenwirkung mit dem Zylinder- Identifikationssignal zu identifizieren.

12. Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Höhe des gezahnten Segments niedriger als diejenige der Zähne ist.

13. Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Höhe des nicht-gezahnten Segments gleich zu derjenigen der Zähne ist.