DE19613597A1 - Vorrichtung zum Steuern des Betriebs einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft allgemein eine Steuervorrichtung zum Steuern des Betriebes bzw. von Betriebszeitpunkten einer Brennkraftmaschine durch Erkennen von jeweiligen Bezugsposi­ tionen einzelner Motorzylinder. Insbesondere betrifft die Er­ findung eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine, die die Zylindererkennung mit einer relativ vereinfachten Konstruktion sehr rasch unter Auswirkung auf die Zeitpunkt­ steuerung durchführen kann, während gleichzeitig ein Bezugs­ positionssignal relativ zu einer Kurbelwelle mit hoher Zuver­ lässigkeit abgeleitet wird, so daß eine erhöhte Präzision für die Zeitpunktsteuerung sichergestellt ist; diese Vorrichtung ist imstande, auch in einem Fall eine Notsteuerung der Brenn­ kraftmaschine vorzunehmen, in dem ein Winkelpositionssignal, das das Bezugspositionssignal oder das Zylindererkennungs­ signal enthält, nicht erhalten werden kann.

Im allgemeinen werden bei einem Steuersystem für eine Brenn­ kraftmaschine (nachstehend kurz: Motor) ein Bezugspositions­ signal und ein Zylindererkennungssignal verwendet, die syn­ chron mit der Rotation des Motors erzeugt werden, um den Zündzeitpunkt, die einzuspritzende Kraftstoffmenge u. a. zu steuern. Gewöhnlich ist der Signalgenerator zum Erzeugen die­ ser Signale auf einer Nockenwelle des Motors angebracht und so aufgebaut, daß eine Eins-zu-Eins-Übereinstimmung mit den Motorzylindern hergestellt werden kann, um so indirekt die Drehpositionen einer Kurbelwelle zu erfassen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird der technische Hintergrund etwas genauer erläutert. Fig. 8 ist eine Perspek­ tivansicht, die eine mechanische Anordnung eines Rotations­ signalgenerators zeigt, der in einem bekannten Motorsteuer­ system verwendet wird, und Fig. 9 ist ein Schaltbild einer elektrischen Signalverarbeitungsschaltung, die in Verbindung mit der Anordnung von Fig. 8 vorgesehen ist, die beide in der nichtgeprüften JP-Patentanmeldung Nr. 68252/1994 (JP-A-6-68252) angegeben sind, wobei die betreffende Brenn­ kraftmaschine als ein Sechszylindermotor angenommen wird.

Gemäß den Figuren wird eine Nockenwelle 1 mit einer Geschwin­ digkeit gedreht, die der halben Drehzahl (U/min) einer Kur­ belwelle (nicht gezeigt) entspricht, so daß die Steuerzeit­ punkte für sämtliche sechs Zylinder in eine einzige Umdrehung der Nockenwelle 1 fallen.

Eine rotierende Scheibe 2, die auf der Nockenwelle 1 drehbar mit dieser angebracht ist, ist mit einer Serie von radialen Schlitzen 3a mit gleichen Winkelabständen voneinander in einem Außenumfangsbereich der rotierenden Scheibe 2 ausgebil­ det, um ein Winkelpositionssignal POS zu erzeugen, das aus einer Serie von Impulsen besteht, die bei jedem vorbestimmten Winkel im Verlauf der Drehung der rotierenden Scheibe 2 er­ zeugt werden, und mit einer Reihe von Fenstern 3b ausgebil­ det, um in Eins-zu-Eins-Übereinstimmung mit den jeweiligen Motorzylindern Bezugspositionssignale REF zu erzeugen.

Lichtemittierende Dioden bzw. LED 4a und 4b sind jeweils in einer Position, die einer kreisförmigen Anordnung der Schlitze 3a gegenübersteht, und in einer Position, die einer kreisförmigen Anordnung der Fenster 3b gegenübersteht, fest angeordnet. Photodioden 5a und 5b sind jeweils den lichtemit­ tierenden Dioden 4a und 4b gegenüber angeordnet, und die ro­ tierende Scheibe 2 ist zwischen den LEDs und den Photodioden angeordnet; die lichtemittierenden Dioden 4a, 4b und die Pho­ todioden 5a, 5b wirken zusammen, um entsprechende opto-elek­ tronische Koppler zu bilden.

Gemäß Fig. 9 sind Verstärkerkreise 6a bzw. 6b mit Ausgängen der Photodioden 5a bzw. 5b verbunden, und mit den Ausgängen der Verstärkerkreise 6a bzw. 6b sind Endstufentransistoren 7a bzw. 7b verbunden.

Die rotierende Scheibe 2, die opto-elektronischen Koppler 4a, 5a und 4b, 5b, die Verstärkerkreise 6a und 6b und die End­ stufentransistoren 7a und 7b bilden einen Rotationssignal­ generator 8 zum Erzeugen des Winkelpositionssignals POS und des Bezugspositionssignals REF.

Fig. 10 ist ein Blockschaltbild eines bekannten Motorsteuer­ systems. In Fig. 10 werden das Winkelpositionssignal POS und das Bezugspositionssignal REF, die von dem Rotationssignal­ generator 8 abgegeben werden, einem Mikrocomputer 10 über eine Schnittstellenschaltung 9 zugeführt, um zur Steuerung des Zündzeitpunkts, der Kraftstoffeinspritzmenge u. a. ge­ nutzt zu werden.

Fig. 11 ist ein Wellenformdiagramm, das das Winkelpositions­ signal POS und das Bezugspositionssignal REF zeigt, die von dem Rotationssignalgenerator 8 abgegeben werden.

Gemäß Fig. 11 besteht das Winkelpositionssignal POS aus einer Serie von Impulsen, die entsprechend den jeweiligen Schlitzen 3a erzeugt werden, die in der rotierenden Scheibe 2 gebildet sind, wobei jeder Impuls des Winkelpositionssignals POS bei­ spielsweise bei jedem Kurbelwinkel von 10 erzeugt wird. Somit kann das Winkelpositionssignal POS genutzt werden, um die Winkelposition der Kurbelwelle zu messen. Andererseits hat das Bezugspositionssignal REF eine Impulsfolge, die sich bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle über einen Kurbelwinkel von 720° wiederholt. Dabei umfaßt die Impulsfolge des Bezugsposi­ tionssignals REF sechs Impulse, die jeweils bei einem vorbe­ stimmten Kurbelwinkel entsprechend jedem der Motorzylinder ansteigen, wobei die sechs Impulse jeweils eine Impulsdauer haben, die für jeden Motorzylinder verschieden ist, so daß sie als jeweilige Zylindererkennungssignale genutzt werden können.

Die herkömmliche Motorsteuervorrichtung, die mit dem unter Bezugnahme auf die Fig. 8 bis 10 beschriebenen Aufbau imple­ mentiert ist, kann die einzelnen Motorzylinder und die Be­ zugspositionen (Kurbelwinkel) auf der Grundlage des Winkel­ positionssignals POS und des Bezugspositionssignals REF dis­ kriminatorisch erkennen und eine optimale Steuerung des Zünd­ zeitpunkts, der Kraftstoffeinspritzmenge u. a. in Abhängig­ keit von den Motorbetriebszuständen ausführen.

Da jedoch die Nockenwelle 1 von der Kurbelwelle über einen Antriebsmechanismus, wie etwa einen Antriebsriemen/ Scheibenmechanismus (nicht gezeigt) angetrieben wird, kann hinsichtlich der Rotation der Nockenwelle 1 und der Kurbel­ welle in Abhängigkeit von Motorbetriebszuständen eine Phasendifferenz auftreten. Infolgedessen können die durch das Winkelpositionssignal POS und das Bezugspositionssignal REF, die von dem Rotationssignalgenerator 8 erzeugt werden, bezeichneten Winkelpositionen von dem tatsächlichen Kurbel­ winkel unerwünscht abweichen. Wenn daher die Motorbetriebs­ steuerung auf der Grundlage der Signale erfolgt, die die Phasenabweichung aufweisen, ist die Steuerung des Zünd­ zeitpunkts usw. selbstverständlich mit einer entsprechenden Abweichung behaftet, so daß es eventuell unmöglich ist, das gewünschte Betriebsverhalten des Motors zu erzielen.

Zur Lösung des vorgenannten Problems wurde bereits eine Vor­ richtung vorgeschlagen, die so realisiert ist, daß das Win­ kelpositionssignal POS und das Bezugspositionssignal REF mit hoher Präzision in Verbindung mit der Kurbelwelle erzeugt werden, während gleichzeitig nur die Zylindererkennungs­ signale in einer Eins-zu-Eins-Übereinstimmung mit den einzel­ nen Motorzylindern im Zusammenhang mit der Nockenwelle 1 er­ zeugt werden, wie das beispielsweise in der nichtgeprüften JP-Patentanmeldung Nr. 68252/1994 (JP-A-6-68252) angegeben ist.

Das in dem obigen Dokument angegebene Motorsteuersystem weist jedoch die Nachteile auf, daß der Sensor sowie periphere Ein­ richtungen desselben, die in Zuordnung zu der Kurbelwelle zum Erzeugen des Winkelpositionssignals POS und des Bezugsposi­ tionssignals REF vorgesehen sind, sehr kompliziert und teuer sind und daß es sehr schwierig ist, eine Notsteuerung in einem Fall zu realisieren, in dem entweder das Winkelposi­ tionssignal POS oder das Bezugspositionssignal REF wegen des Auftretens einer Abnormalität oder Störung in den der Kurbel­ welle zugeordneten Sensoren nicht verfügbar ist oder das Zy­ lindererkennungssignal wegen des Auftretens einer Abnormali­ tät oder Störung in dem der Nockenwelle 1 zugeordneten Sensor nicht erhalten werden kann, was eine mögliche Abschaltung des Motorbetriebs zur Folge hat.

Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, weist die bekannte Motorsteuervorrichtung das Problem auf, daß die Detektier­ genauigkeit des Winkelpositionssignals POS und des Bezugspo­ sitionssignals REF beeinträchtigt ist, wenn der Rotations­ signalgenerator 8 in Zuordnung zu der Nockenwelle 1 vorgese­ hen ist, und zwar wegen der Gefahr der Rotationsphasendiffe­ renz zwischen dem Rotationssignalgenerator 8 und der Kurbel­ welle; infolgedessen wird in die Steuerung des Zündzeitpunkts usw. ein Abweichung bzw. ein Fehler eingeführt, was die Re­ alisierung des gewünschten Betriebsverhaltens erheblich be­ einträchtigt.

Im Fall der Motorsteuervorrichtung gemäß der nichtgeprüften JP-Patentanmeldung Nr. 68252/1994 (JP-A-6-68252), bei der das Winkelpositionssignal POS und das Bezugspositionssignal REF von der Sensoreinrichtung erzeugt werden, die in Zuordnung zu der Kurbelwelle vorgesehen ist, wohingegen das Zylindererken­ nungssignal von der Einrichtung erzeugt wird, die in Zuord­ nung zu der Nockenwelle vorgesehen ist, ergeben sich anderer­ seits die Probleme, daß der Sensor und periphere Einrichtun­ gen, die in Zuordnung zu der Kurbelwelle vorgesehen sind, sehr kompliziert sind und eine Notsteuerung in einem Fall, in dem das Winkelpositionssignal POS, das Bezugspositionssignal REF oder das Zylindererkennungssignal nicht verfügbar ist, nicht durchgeführt werden kann.

Im Hinblick auf den oben beschriebenen Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Motorsteuervorrichtung mit re­ lativ vereinfachtem Aufbau anzugeben, die sehr rasch eine Motorzylindererkennung durchführen kann, die sich auf die Zeitsteuerung des Motors auswirkt.

Ein Vorteil der Erfindung ist dabei die Bereitstellung einer Motorsteuervorrichtung, bei der der Erhalt des Bezugsposi­ tionssignals REF mit hoher Zuverlässigkeit im Zusammenwirken mit der Kurbelwelle erfolgen kann, so daß dadurch die Präzi­ sion der Zeitpunktsteuerung, die Teil der Steuerung des Mo­ torbetriebs ist, verbessert wird.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der Bereitstel­ lung einer Motorsteuervorrichtung, die eine Notsteuerung auch dann durchführen kann, wenn das Winkelpositionssignal, das das Bezugspositionssignal oder das Zylindererkennungssignal enthält, nicht verfügbar ist.

Zur Lösung der genannten Aufgabe wird gemäß einem allgemeinen Aspekt der Erfindung eine Vorrichtung zum Steuern des Be­ triebs einer Brennkraftmaschine angegeben, die gekennzeichnet ist durch einen ersten Signaldetektor zum Erzeugen einer er­ sten Signalserie, die auf die Rotation einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine bezogen ist; durch einen zweiten Signalde­ tektor zum Erzeugen einer zweiten Signalserie, die auf die Rotation einer Nockenwelle bezogen ist, die mit einem Dreh­ zahlreduzierverhältnis von 1/2 relativ zu der Kurbelwelle an­ getrieben wird; und durch eine Steueranordnung, um einen oder mehrere Parameter für den Betrieb der Brennkraftmaschine auf der Basis wenigstens einer von der ersten und der zweiten Signalserie zu steuern; wobei die erste Signalserie folgendes aufweist: ein Winkelpositionssignal, das in jeder ersten vor­ bestimmten Winkelposition synchron mit der Rotation der Kur­ belwelle erzeugt wird, und ein Bezugspositionssignal, das in jeder zweiten vorbestimmten Winkelposition einer spezifischen Zylindergruppe des Motors erzeugt wird; wobei die zweite Signalserie durch Impulse gebildet ist, die jeweils den ein­ zelnen Motorzylindern entsprechen, und ein Zylindererken­ nungssignal enthält, wobei eine Impulsform des Zylindererken­ nungssignals für wenigstens einen gegebenen Motorzylinder von derjenigen für die übrigen Motorzylinder verschieden ist; wo­ bei die Steueranordnung von einem Mikrocomputer gebildet ist, der folgendes aufweist: eine Bezugspositions-Detektierein­ richtung, um die Bezugspositionen der einzelnen Zylinder auf der Basis des Winkelpositionssignals und des Bezugspositions­ signals zu detektieren; eine Zylindergruppe-Erkennungsein­ richtung, um die Zylindergruppe auf der Basis des Bezugsposi­ tionssignals zu erkennen; eine Zylindererkennungseinrichtung, um jeden der Motorzylinder wenigstens auf der Basis der zwei­ ten Signalserie diskriminatorisch zu erkennen; eine Steuer­ zeitpunkt-Recheneinrichtung, um Steuerzeitpunkte zur Steue­ rung des Parameters bzw. der Parameter auf der Basis der Re­ sultate der von der Zylindererkennungseinrichtung durchge­ führten Zylindererkennung und der zweiten Signalserie arith­ metisch zu bestimmen; und eine Abnormalitäts-Entscheidungs­ einrichtung, um bei Erfassung eines Ausfalls in einer von der ersten und der zweiten Signalserie ein Abnormalitäts-Ent­ scheidungssignal zu erzeugen und an die Zylindererkennungs­ einrichtung und die Steuerzeitpunkt-Recheneinrichtung abzuge­ ben.

Durch das Vorsehen des ersten Detektors zur Erfassung der er­ sten Signalserie (des Winkelpositionssignals), die das Be­ zugspositionssignal für die gegebene oder spezifische Zylin­ dergruppe enthält, in Verbindung mit der Kurbelwelle, wie oben beschrieben, ist es möglich, die Präzision von Zeitpunk­ ten zur Steuerung des Betriebs der Brennkraftmaschine zu ver­ bessern. Durch das Vorsehen des zweiten Detektors zur Er­ fassung der zweiten Signalserie (Zylindererkennungssignal) in Verbindung mit der Nockenwelle kann die Zylindererkennung leicht und zuverlässig realisiert werden. Außerdem kann durch Kombination des Zylindererkennungssignals, des Bezugsposi­ tionssignals und des Winkelpositionssignals die Zylinder­ erkennung, die sich auf die Zeitpunktsteuerung der Brenn­ kraftmaschine auswirken soll, sehr rasch durchgeführt werden. Ferner kann durch die Notsteuerung, die unter Nutzung der den einzelnen Zylindern entsprechenden Zylindererkennungssignale erfolgt, das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine auch dann wenigstens auf einem erforderlichen Minimum gehalten werden, wenn die erste Signalserie nicht erhalten werden kann.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Zylindererkennungssignal der zweiten Signalserie zur Erkennung des gegebenen einen Zylinders durch einen Impuls gebildet ist, der eine Phase hat, die diejenige des Bezugspositionssignals überlappt, so daß die Zylinder­ erkennungseinrichtung den gegebenen einen Zylinder auf der Basis eines Signalpegels der zweiten Signalserie zu einem Zeitpunkt, zu dem das Bezugspositionssignal detektiert wird, erkennen kann.

Durch diese Anordnung, bei der die Phase des Zylindererken­ nungssignals (zweite Signalserie) für den gegebenen oder spe­ zifischen Motorzylinder die Phase des Bezugspositionssignals überlappt, kann die Zylindergruppe auf der Grundlage des Zy­ lindererkennungs-Signalpegels bei Erfassung des Bezugsposi­ tionssignals sehr rasch erkannt werden.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuerzeitpunkt-Recheneinrichtung so ausgebildet ist, daß sie die Steuerzeitpunkte für den Parame­ ter durch Zählen von Impulsen des Winkelpositionssignals arithmetisch bestimmt.

Durch diese Anordnung kann die Zeitpunktsteuerung mit hoher Präzision durch Zählen der Winkelpositions-Signalimpulse arithmetisch bestimmt werden.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist da­ durch gekennzeichnet, daß das Bezugspositionssignal einem Niedrig- bzw. L-Pegelintervall entsprechen kann, in welchem das Winkelpositionssignal nicht kontinuierlich erzeugt wird, wobei ein terminales Ende des Niedrigpegelintervalls des Be­ zugspositionssignals so gewählt ist, daß es der Bezugsposi­ tion der spezifischen Zylindergruppe entspricht.

Durch Vorsehen des niedrigen oder "L"-Intervalls in der er­ sten Signalserie, wobei die Bezugsposition für jeden der ein­ zelnen Zylinder auf den Zeitpunkt eingestellt ist, zu dem die Erzeugung des darauffolgenden Winkelsignals beginnt, kann das Bezugspositionssignal ungeachtet der vereinfachten Hardware- Konstruktion mit hoher Präzision erhalten werden.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Bezugspositionssignal aus einem Impuls ge­ bildet ist, der in das Winkelpositionssignal eingefügt ist und einen Signalpegel hat, der von demjenigen der Impulse, die das Winkelpositionssignal bilden, verschieden ist.

Dadurch, daß in die erste Signalserie die Impulse eingeführt werden, deren Pegel sich von dem der ersteren unterscheidet, um die Bezugspositionen der spezifischen oder gegebenen Mo­ torzylindergruppe zu erkennen, ist es möglich, mit verein­ fachter Konstruktion das Bezugspositionssignal rasch und exakt abzuleiten.

Eine bevorzugte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Zylindererkennungssignal einen Impuls zur Erkennung des spezifischen oder gegebenen einen Zylinders enthält, wobei dieser Impuls eine Impulsdauer hat, die von derjenigen der übrigen Impulse zur Erkennung der übrigen Motorzylinder ver­ schieden ist.

Durch Vorgeben der Impulsdauer des Zylindererkennungssignals für den gegebenen oder spezifischen Motorzylinder so, daß sie von derjenigen für die übrigen Zylinder verschieden ist, kann die Motorzylindererkennung ohne weiteres erreicht werden.

Noch eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Zylindererkennungssignal wenigstens einen zusätzlichen Impuls enthält, der innerhalb eines vorbe­ stimmten Winkels relativ zu dem Zylindererkennungssignal­ impuls erzeugt wird, um den spezifischen oder gegebenen einen Motorzylinder zu erkennen.

Dadurch, daß der zusätzliche Impuls in der Nähe des Zylin­ dererkennungssignalimpulses zur Erkennung des spezifischen oder gegebenen einen Zylinders erzeugt wird, kann die Zylin­ dererkennung leicht und rasch durchgeführt werden.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist da­ durch gekennzeichnet, daß die Zylindererkennungseinrichtung so realisiert ist, daß sie ein Zeitintervall, in dem das Zylindererkennungssignal erzeugt wird, auf der Basis eines Zählwerts von Impulsen, die in dem Winkelpositionssignal ent­ halten sind, mißt, um so die einzelnen Motorzylinder auf der Basis der Meßresultate diskriminatorisch zu erkennen.

Dadurch, daß die Dauer des Intervalls, in dem das Zylinder­ erkennungssignal erzeugt wird, durch Zählen der Winkelposi­ tionssignalimpulse gemessen wird, kann die Zylindererkennung mit hoher Zuverlässigkeit realisiert werden.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist da­ durch gekennzeichnet, daß die Zylindererkennungseinrichtung so ausgebildet ist, daß sie die einzelnen Motorzylinder auf der Basis von Verhältnissen von Zeitintervallen, in denen die jeweiligen Zylindererkennungssignale erzeugt werden, erkennt.

Durch arithmetische Bestimmung des Tastverhältnisses des Zylindererkennungs-Signalimpulses kann die Zylindererkennung auch dann mit hoher Präzision realisiert werden, wenn die er­ ste Signalserie nicht erhalten werden kann, so daß eine Not­ steuerung mit hoher Präzision und Zuverlässigkeit realisier­ bar ist.

Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 ein Funktionsblockdiagramm, das schematisch eine allgemeine Anordnung einer ersten Ausführungsform der Motorsteuervorrichtung zeigt;

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines er­ sten und eines zweiten Signaldetektors, die bei der ersten Ausführungsform der Motorsteuervorrichtung verwendet werden;

Fig. 3 eine perspektivische Teildarstellung, die übertrie­ ben den ersten Signaldetektor von Fig. 2 zeigt;

Fig. 4 ein Wellenformdiagramm, das beispielhaft die erste und die zweite Signalserie zeigt, die in der Motor­ steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform erzeugt werden;

Fig. 5 ein Wellenformdiagramm, das den Betrieb einer zwei­ ten Ausführungsform der Motorsteuervorrichtung zeigt;

Fig. 6 ein Wellenformdiagramm, das den Betrieb einer drit­ ten Ausführungsform der Motorsteuervorrichtung zeigt;

Fig. 7 ein Wellenformdiagramm, das den Betrieb einer vier­ ten Ausführungsform der Motorsteuervorrichtung zeigt;

Fig. 8 eine Perspektivansicht, die eine mechanische Anord­ nung eines Rotationssignalgenerators zeigt, der in einer bekannten Motorsteuervorrichtung verwendet wird;

Fig. 9 ein Schaltbild, das eine elektrische Signalverar­ beitungsschaltung des Rotationssignalgenerators zeigt, die in der bekannten Motorsteuervorrichtung verwendet wird;

Fig. 10 ein Blockdiagramm, das einen Aufbau der bekannten Motorsteuervorrichtung zeigt; und

Fig. 11 ein Wellenformdiagramm, das den Betrieb der bekann­ ten Motorsteuervorrichtung veranschaulicht.

In der nachstehenden Beschreibung sind gleiche oder entspre­ chende Teile durchgehend mit den gleichen Bezugszeichen ver­ sehen.

Ausführungsform 1

Die erste Ausführungsform der Motorsteuervorrichtung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 beschrieben. Dabei ist Fig. 1 ein Funktionsblockdiagramm, das schematisch eine all­ gemeine Anordnung der Motorsteuervorrichtung zeigt, Fig. 2 zeigt schematisch die Ausbildung von Signaldetektoren, die in der Motorsteuervorrichtung von Fig. 1 verwendet werden, Fig. 3 ist eine perspektivische Teilansicht, die einen ersten Signaldetektor übertrieben zeigte und Fig. 4 ist ein Wellen­ formdiagramm, das beispielhaft eine erste und eine zweite Signalserie zeigt, die in dieser Motorsteuervorrichtung er­ zeugt werden.

Gemäß Fig. 2 wird eine Nockenwelle 1 synchron mit einer Kur­ belwelle 11 einer Brennkraftmaschine von einem Antriebsmecha­ nismus, wie etwa einem Riemenantrieb oder dergleichen ge­ dreht, und zwar mit einem Drehzahlreduzierverhältnis von 1/2 relativ zu der Kurbelwelle 11.

Ein erster Signaldetektor 81 ist dazu bestimmt, eine erste Signalserie POSR abzugeben, die der Rotation der Kurbelwelle 11 zugeordnet ist, und umfaßt eine rotierende Scheibe 12, die an der Kurbelwelle 11 mit dieser drehbar integral angebracht ist, eine Vielzahl von Vorsprüngen 81a, die in der rotieren­ den Scheibe 12 um einen Außenumfangsrand derselben in vorbe­ stimmten Winkelabständen (z. B. für jeden Kurbelwinkel inner­ halb eines Bereichs von 1° bis 10°) gebildet sind, und einen Sensor 81b, der von einem elektromagnetischen Geber, einem Hall-Element, einem magnetischen Widerstandssensor oder der­ gleichen gebildet sein kann. Im Fall der in Fig. 3 gezeigten Ausbildung wird nur beispielhaft davon ausgegangen, daß der Sensor 81b ein elektromagnetischer Geber ist.

Die erste Signalserie POSR umfaßt Winkelpositionssignalim­ pulse, die in jeder ersten vorbestimmten Winkelposition der Kurbelwelle 11 synchron mit ihrer Rotation erzeugt werden, und Bezugspositionssignale, die bei jedem zweiten vorbestimm­ ten Winkel (z. B. bei jedem Kurbelwinkel von 360°), der einer Bezugsposition einer spezifischen oder bestimmten Zylinder­ gruppe (einschließlich beispielsweise der Zylinder #1 und #4, die gleichzeitig gesteuert werden können) der Brennkraftma­ schine entspricht, erzeugt werden.

Das Winkelpositionssignal, das in der ersten Signalserie POSR enthalten ist, umfaßt eine Serie von Impulsen, die entspre­ chend den einzelnen Vorsprüngen 81a erzeugt werden, die auf­ einanderfolgend um den Außenumfangsrand der rotierenden Scheibe 12 herum gebildet sind, wobei in der Umfangsreihe der Vorsprünge 81a ein zahnfreier Bereich oder ein Segment 80 ge­ bildet ist, in dem die Vorsprünge oder Zähne 81a über einen vorbestimmten Winkelbereich von zehn bis einigen zehn Grad Kurbelwinkel abwesend sind und die Impulse des Winkelposi­ tionssignals nicht erzeugt werden. Es ist zu beachten, daß das terminale Ende des zahnfreien Bereichs bzw. Segments 80 (das der Startposition der Erzeugung der anschließenden Im­ pulsfolge des Winkelpositionssignals entspricht) der Bezugs­ position ΘR der spezifischen Motorzylindergruppe entspricht. Ferner ist zu beachten, daß der zahnfreie Bereich bzw. das Segment 80 nur an einer Stelle des Außenumfangsrands der drehbaren Scheibe 12, die integral auf der Kurbelwelle 11 an­ gebracht ist, vorgesehen ist (anders ausgedrückt, es ist bei jedem Kurbelwinkel von 360° vorgesehen).

Andererseits ist in Zuordnung zu der Nockenwelle 1 ein zwei­ ter Signaldetektor 82 zum Erzeugen einer zweiten Signalserie SGC vorgesehen, wobei der zweite Signaldetektor 82 gebildet ist von einer rotierenden Scheibe 2, die auf der Nockenwelle 1 mit dieser drehbar integral angebracht ist, von einer vor­ bestimmten Anzahl von Vorsprüngen oder Zähnen 82a, die in der rotierenden Scheibe 2 um den Außenumfangsrand herum in 1 : 1- Übereinstimmung mit den jeweiligen Motorzylindern ausgebildet sind, und von einem Sensor 82b, der ein elektromagnetischer Geber sein kann. Dabei wird nur beispielhaft davon ausgegan­ gen, daß die hier betrachtete Brennkraftmaschine vier Zylin­ der hat. Daher ist die Anzahl der Vorsprünge 82a gleich vier (siehe Fig. 2).

Die zweite Signalserie SGC besteht aus Zylindererkennungs- Signalimpulsen, die entsprechenden den einzelnen Motorzylin­ dern erzeugt werden, wobei der einem spezifischen Zylinder (dem Zylinder #1) entsprechende Impuls eine Impulsbreite oder -dauer PW1 hat, die länger als die Impulsdauern PW2 bis PW4 der übrigen Zylindererkennungs-Signalimpulse ist.

Die erste Signalserie POSR und die zweite Signalserie SGC werden einem Mikrocomputer 100 über eine Schnittstellenschal­ tung 90 zugeführt, wie es in Fig. 1 gezeigt ist.

Der Mikrocomputer 100 bildet eine Steueranordnung zum Steuern von Parametern, die auf den Betrieb der Brennkraftmaschine bezogen sind. Dazu umfaßt der Mikrocomputer 100 eine Bezugs­ positionssignal-Detektiereinrichtung 101, um ein auf die spe­ zifische Zylindergruppe bezogenes Bezugspositionssignal aus der ersten Signalserie POSR zu detektieren, eine Bezugsposi­ tions-Detektiereinrichtung 101A, um die Bezugspositionen der jeweiligen einzelnen Motorzylinder auf der Basis des Winkel­ positionssignals und des Bezugspositionssignals, das in der ersten Signalserie POSR enthalten ist, zu detektieren, eine Zylindergruppe-Erkennungseinrichtung 102, um diskriminato­ risch Zylindergruppen auf der Basis-des detektierten Bezugs­ positionssignals zu erkennen, eine Zylindererkennungseinrich­ tung 103, um die einzelnen Zylinder auf der Basis des Ver­ hältnisses der zeitlichen Dauer (der Impulsdauer) der Zylin­ dererkennungs-Signalimpulse der zweiten Signalserie SGC (Zylindererkennungs-Signalserie) zu erkennen, eine Steuer­ zeitpunkt-Recheneinrichtung 104, um Steuerzeitpunkte für die Motorbetriebsparameter (wie Zündzeitpunkt u. a.) arithmetisch zu bestimmen bzw. zu berechnen, indem die Winkelpositions- Signalimpulse gezählt werden, die in der ersten Signalserie POSR enthalten sind, so daß ein Parameter-Steuerzeitpunkt­ signal erzeugt werden kann, und eine Abnormalitäts-Entschei­ dungseinrichtung 105, die bei Erfassung einer Störung oder eines Ausfalls in der ersten Signalserie POSR ein Abnormali­ täts-Entscheidungssignal E an die Zylindererkennungseinrich­ tung 103, die Zylindergruppe-Erkennungseinrichtung 102 und die Steuerzeitpunkt-Recheneinrichtung 104 abgibt.

Die Zylindererkennungseinrichtung 103 ist ausgebildet, um die Motorzylinder auf der Basis wenigstens der zweiten Signalse­ rie SGC zu erkennen, wohingegen die Steuerzeitpunkt-Rechen­ einrichtung 104 ausgebildet ist, um den Steuerzeitpunkt für den Steuerparameter P auf der Basis wenigstens des Resultats der Motorzylindererkennung, die von der Zylindererkennungs­ einrichtung 103 durchgeführt wird, und der zweiten Signal­ serie SGC arithmetisch zu bestimmen.

Wenn dabei beispielsweise das Motorsteuersystem normal arbei­ tet, mißt die Zylindererkennungseinrichtung 103 die Zeitin­ tervalle oder Perioden, in denen die in der zweiten Signal­ serie SGC enthaltenen Zylindererkennungs-Signalimpulse er­ zeugt werden, indem die in der ersten Signalserie POSR ent­ haltenen Winkelpositions-Signalimpulse während der entspre­ chenden Zeitintervalle gezählt werden, um so diskriminato­ risch die einzelnen Motorzylinder auf der Basis der Meßergeb­ nisse zu erkennen, wie noch beschrieben wird. Beim Auftreten einer Abnormalität (wie etwa der Nichtverfügbarkeit oder Ab­ wesenheit der ersten Signalserie POSR) spricht die Zylin­ dererkennungseinrichtung 103 dagegen auf das von der Abnorma­ litäts-Entscheidungseinrichtung 105 abgegebene Abnormalitäts- Entscheidungssignal E an, um so diskriminatorisch die einzel­ nen Motorzylinder auf der Basis des Ergebnisses der Berech­ nung des Verhältnisses der zeitlichen Dauer des Zylinder­ erkennungs-Signalimpulses (z. B. des Tastverhältnisses zwi­ schen der Dauer des H-Pegels und der des benachbarten L- Pegels) zu erkennen, indem nur die zweite Signalserie SGC ge­ nutzt wird. Auf diese Weise kann eine Notsteuerung realisiert werden.

Gleichermaßen bestimmt oder berechnet die Steuerzeitpunkt- Recheneinrichtung 104 arithmetisch die Steuerzeitpunkte für die Motorbetriebsparameter dadurch, daß sie die Winkelposi­ tions-Signalimpulse unter Nutzung des in der ersten Signal­ serie POSR enthaltenen Bezugspositionssignals sowie des in der zweiten Signalserie SGC enthaltenen Zylindererkennungs­ signals zählt, solange der Motorbetrieb normal ist. Beim Auf­ treten einer Abnormalität dagegen (d. h. in einem Zustand, in dem die erste Signalserie POSR nicht erhalten werden kann) spricht die Steuerzeitpunkt-Recheneinrichtung 104 auf das von der Abnormalitäts-Entscheidungseinrichtung 105 abgegebene Ab­ normalitäts-Entscheidungssignal E an, so daß die Notsteuerung realisiert wird, indem man sich nur auf die zweite Signal­ serie SGC verläßt. In einem Fall, in dem die zweite Signal­ serie SGC nicht erhalten werden kann, führt die Steuerzeit­ punkt-Recheneinrichtung 104 ferner die Notsteuerung aus, in­ dem die Motorzylinder, die derselben Gruppe angehören, gleichzeitig gezündet werden, wobei nur das Ergebnis der Er­ kennung genutzt wird, die von der Zylindergruppe-Erkennungs­ einrichtung 102 auf der Basis der ersten Signalserie POSR durchgeführt wird.

Solange im übrigen der Motorbetrieb normal ist, bestimmt die Steuerzeitpunkt-Recheneinrichtung 104 die Steuerparameter P wie etwa den Zündzeitpunkt, die Kraftstoffeinspritzmenge u. a. arithmetisch unter Bezugnahme auf Daten, die in Form einer Tabelle in einem Speicher (nicht gezeigt) enthalten sind, auf der Basis von Betriebszustandssignalen D, die von einer Vielzahl von Sensoren (nicht gezeigt) geliefert werden, so daß die einzelnen Motorzylinder nach Maßgabe der so be­ stimmten Steuerparameter P gesteuert werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 folgt nun eine Beschreibung des Betriebs der ersten Ausführungsform des Motorsteuersystems mit dem Aufbau gemäß den Fig. 1 bis 3.

Wie bereits erwähnt, ist die rotierende Scheibe 12, an der die Vorsprünge oder Zähne 81a um den Außenumfangsrand herum über jeden ersten vorbestimmten Winkel ausgebildet sind, auf der Kurbelwelle 11 angebracht, wobei der Sensor 81b den Vor­ sprüngen 81a gegenüberstehend angeordnet ist, so daß der er­ ste Signaldetektor 81 zum Erzeugen der ersten Signalserie POSR gebildet ist, die den Winkelpositions-Signalimpuls ent­ sprechend den jeweiligen Vorsprüngen 81a und das Bezugsposi­ tionssignal entsprechend dem zahnfreien Segment 80 enthält.

In diesem Zusammenhang sei daran erinnert, daß die Reihe der Vorsprünge 81a teilweise mit dem zahnfreien Bereich oder Seg­ ment 80 versehen ist (im Fall des Vierzylindermotors an einer Stelle an dem Außenumfangsrand der drehbaren Scheibe 12), so daß die erste Signalserie POSR nicht nur die Winkelpositions- Signalimpulse, sondern auch das Bezugspositionssignal ent­ hält.

Das zahnfreie Segment 80 wird von dem Sensor 81b aufgenommen, der die Anwesenheit/Abwesenheit der Vorsprünge bzw. Zähne 81a in die erste Signalserie POSR umformt (elektrisches Signal), die in die Bezugspositionssignal-Detektiereinrichtung 101 im Mikrocomputer 100 eingegeben wird, wobei das zahnfreie Seg­ ment 80 von der Bezugspositionssignal-Detektiereinrichtung 101 durch Vergleich der Intervalle detektiert oder erkannt wird, in denen die Winkelpositions-Signalimpulse und der Be­ zugspositions-Signalimpuls jeweils periodisch erzeugt werden.

Somit enthält die erste Signalserie POSR (siehe Fig. 4), die entsprechend den Vorsprüngen 81a in der auf der Kurbelwelle 11 angebrachten rotierenden Scheibe 12 erzeugt wird, die Win­ kelpositionssignale, die von den bei jedem vorbestimmten Win­ kel (z. B. jedem Kurbelwinkel von 10) erzeugten Impulsen ge­ bildet sind, und das Bezugspositionssignal, das bei jedem Kurbelwinkel von 360° erzeugt wird und von dem Impuls gebil­ det ist, der gleich dem Intervall oder der Periode τ des L- Pegels ist, in welcher das Winkelpositionssignal über einen vorbestimmten Winkel, der einem Kurbelwinkel von zehn oder einigen zehn Grad entspricht, nicht erhalten werden kann.

Hier sollte erwähnt werden, daß die Position, an der das In­ tervall τ des L-Pegels endet (d. h. die Position, an der die Erzeugung des folgenden Winkelpositionssignals beginnt), die Bezugsposition ΘR darstellt, die bei der arithmetischen Be­ stimmung des Steuerzeitpunkts für die spezifische Zylinder­ gruppe genutzt wird.

Dabei erkennt die Zylindergruppe-Erkennungseinrichtung 102 die spezifische Zylindergruppe und die andere Zylindergruppe diskriminatorisch auf der Basis nur des Bezugspositions­ signals, das von der Bezugspositionssignal-Detektiereinrich­ tung 101 erzeugt wird. Somit kann die Steuerzeitpunkt-Rechen­ einrichtung 104 sehr rasch die Zylindergruppe erkennen, die gleichzeitig auf Gruppenbasis gezündet werden kann. Auf diese Weise kann das Betriebsverhalten des Motors wenigstens mit dem erforderlichen Minimum gewährleistet werden.

Andererseits enthält die zweite Signalserie SGC, die entspre­ chend den Vorsprüngen 82a, die in der auf der Nockenwelle 1 angebrachten rotierenden Scheibe 2 erzeugt wird, die Zylin­ dererkennungs-Signalimpulse, wobei der einem spezifischen Zylinder (z. B. dem Zylinder #1) entsprechende Impuls so vor­ gegeben ist, daß er die Impulsdauer PW1 hat, die länger als die der übrigen Motorzylinder ist, indem der dem spezifischen Zylinder entsprechende Vorsprung 82a länger als diejenigen für die übrigen Zylinder ausgebildet ist.

Daher kann die Zylindererkennungseinrichtung 103 den spezifi­ schen Zylinder und die übrigen Zylinder diskriminatorisch er­ kennen, wobei die Steuerzeitpunkt-Recheneinrichtung 104 ein gewünschtes Motorbetriebsverhalten auf der Basis des Ergeb­ nisses der Zylindererkennung, die von der Zylindererkennungs­ einrichtung 103 durchgeführt wird, realisieren kann.

Solange natürlich die erste Signalserie POSR und die zweite Signalserie SGC störungsfrei erhalten werden, kann die Zylin­ dererkennungseinrichtung 103 den spezifischen Motorzylinder sowie die übrigen Zylinder diskriminatorisch erkennen durch Messen der Impulsdauer der zweiten Signalserie SGC und gleichzeitiges Zählen der Anzahl von Winkelpositions-Signal­ impulsen, die in der ersten Signalserie POSR enthalten sind.

Wenn andererseits die erste Signalserie POSR aufgrund eines Ausfalls oder Fehlers des der Kurbelwelle 11 zugeordneten Sensors 81b nicht normal erhalten werden kann (wenn also die erste Signalserie POSR fortgesetzt auf einem Konstantpegel bleibt oder eine abnormale Impulsdauer aufweist), erzeugt die Abnormalitäts-Entscheidungseinrichtung 105 das Abnormalitäts- Entscheidungssignal E, das dann der Zylindergruppe-Erken­ nungseinrichtung 102, der Zylindererkennungseinrichtung 103 und der Steuerzeitpunkt-Recheneinrichtung 104 zugeführt wird, wie Fig. 1 zeigt.

Daraufhin führt die Zylindererkennungseinrichtung 103 die Motorzylindererkennung auf der Basis nur der zweiten Signal­ serie SGC durch, so daß dadurch die Notsteuerung des Steuer­ parameters P der Brennkraftmaschine ermöglicht wird.

Konkreter gesagt, es führt die Zylindererkennungseinrichtung 103 eine Berechnung und einen Vergleich der Verhältnisse zwi­ schen den H-Pegel-Dauern und den L-Pegel-Dauern der in der zweiten Signalserie SGC enthaltenen Impulse sequentiell durch, um so den spezifischen Motorzylinder auf der Basis des Impulses zu erkennen, der die größte Impulsdauer PW1 hat, während welcher die zweite Signalserie SGC den H-Pegel hat, um dann die übrigen Zylinder nacheinander zu erkennen.

In diesem Fall kann durch Vorgabe der Zeitpunkte, zu denen die einzelnen Impulse der zweiten Signalserie SGC abfallen, als Zündzeitpunkte für die einzelnen Zylinder die Steuerfä­ higkeit der Brennkraftmaschine wenigstens auf einem zur Mo­ torsteuerung erforderlichen Minimum sichergestellt werden.

Wenn ferner die zweite Signalserie SGC aufgrund einer Störung oder eines Defekts des der Nockenwelle 1 zugeordneten Sensors 82b nicht verfügbar ist, kann die Steuerzeitpunkt-Rechenein­ richtung 104 die Notsteuerung durchführen unter Ausführung der gruppenweisen gleichzeitigen Zündsteuerung auf der Basis nur des Ergebnisses der Zylindergruppenerkennung, das auf dem in der ersten Signalserie POSR enthaltenen Bezugspositions­ signal basiert. Somit kann die notwendige Motorsteuerung we­ nigstens mit einem erforderlichen Minimum gewährleistet wer­ den.

Es ist nunmehr ersichtlich, daß durch das Vorsehen des ersten Signaldetektors 81, der die das Winkelpositionssignal und das Bezugspositionssignal enthaltende erste Signalserie POSR de­ tektiert, in Zuordnung zu der Kurbelwelle 11 keine Phasenver­ schiebung infolge der Zwischenschaltung des Antriebsmechanis­ mus, wie etwa des Riemenantriebs stattfindet. Somit können der Kurbelwinkel und die Bezugsposition ΘR mit hoher Präzi­ sion detektiert werden, was wiederum bedeutet, daß die Zünd­ zeitpunkte sowie die Einspritzmenge mit hoher Zuverlässigkeit steuerbar sind.

Dadurch, daß das Bezugspositionssignal für die spezifische Zylindergruppe vorgegeben ist, kann die spezifische Zylinder­ gruppe bei jeder Detektierung der Bezugsposition ΘR erkannt werden, so daß die Gruppe der Motorzylinder, die gleichzeitig gesteuert werden können, rasch und leicht detektiert werden kann. Somit können die Zündzeitpunktverstellung und die Steuerung der Einspritzung rasch und richtig insbesondere beim Start des Motorbetriebs durchgeführt werden.

Auch in einem Fall, in dem die erste Signalserie POSR infolge einer Störung des ersten Signaldetektors 81 oder aus einem anderen Grund nicht erhalten werden kann, kann außerdem die Notfunktion zur Erkennung der Motorzylinder sowie zur Erken­ nung der Bezugsposition auf der Basis des Tastverhältnisse der in der zweiten Signalserie SGC enthaltenen Impulse reali­ siert werden, und somit können die Zündzeitpunktsteuerung so­ wie die Einspritzsteuerung fortgesetzt durch die Notsteuerung aufrechterhalten werden.

Ausführungsform 2

Im Fall der oben beschriebenen ersten Ausführungsform der Motorsteuervorrichtung ist die Impulsdauer PW1 des Zylin­ dererkennungssignals für den spezifischen Zylinder so vorge­ sehen, daß sie von derjenigen der Zylindererkennungssignale für die übrigen Motorzylinder verschieden ist, so daß der spezifische Motorzylinder diskriminatorisch gegenüber den an­ deren Motorzylindern erkannt werden kann. Eine solche Erken­ nung des spezifischen Motorzylinders kann aber auch dadurch realisiert werden, daß nur der Zylindererkennungs-Signalim­ puls für den spezifischen Zylinder in phasenmäßige Überlap­ pung mit dem Bezugspositionssignal gebracht wird, so daß der spezifische Zylinder auf der Basis des Pegels der zweiten Signalserie SGC an der Bezugsposition ΘR erkannt werden kann.

Das Wellenformdiagramm von Fig. 5 zeigt den Betrieb der zwei­ ten Ausführungsform der Motorsteuervorrichtung, wobei der Im­ puls des Zylindererkennungssignals für den spezifischen Zy­ linder in Überlappung mit dem Bezugspositionssignals gebracht wird.

Die Impulsdauer PW1 des Impulses für den spezifischen Zylin­ der ist, wie gezeigt, länger als die für die übrigen Motorzy­ linder vorgegeben, es ist jedoch zu beachten, daß die Impuls­ dauer PW1 gleich der letztgenannten Impulsdauer sein kann, solange der Impuls für den spezifischen Zylinder mit dem Be­ zugspositionssignal hinsichtlich der Phase koinzident ist.

Wie Fig. 5 zeigt, ist die Phase des zweiten Signalserien-Im­ pulses für den spezifischen Zylinder (Zylinder #1) koinzident mit derjenigen des Bezugspositionssignals, das in der ersten Signalserie POSR enthalten ist, und somit nimmt der zweite Signalserien-Impuls für den spezifischen Zylinder an der Be­ zugsposition ΘR einen Hoch- oder H-Pegel an. Andererseits nehmen die zweiten Signalserien-Impulse für die anderen Motorzylinder den Niedrig- oder L-Pegel an der Bezugsposition ΘR an, weil zwischen diesen Impulsen und dem Bezugspositions­ signal keine Überlappung stattfindet.

Anders ausgedrückt, es hat der Zylindererkennungssignal- Impuls für den spezifischen Zylinder (also den Zylinder #1), der die Impulsdauer PW1 hat, den H-Pegel während des gesamten Zeitintervalls, das das L-Pegelintervall τ der ersten Signal­ serie POSR überdeckt, wohingegen die Zylindererkennungs­ signal-Impulse für die anderen Motorzylinder (d. h. die Zy­ linder #3, #4 und #2) den H-Pegel nur nach den jeweiligen Be­ zugspositionen ΘR annehmen können, die aus der ersten Signal­ serie POSR bestimmt werden können.

Es ist also ersichtlich, daß der Impuls der zweiten Signalse­ rie (SGC), der den H-Pegel an der Bezugsposition ΘR annimmt, den spezifischen Zylinder identifiziert, wohingegen die Im­ pulse der zweiten Signalserie (SGC), die den L-Pegel an den Bezugspositionen ΘR haben, jeweils den übrigen Motorzylindern entsprechen.

Durch die zwischen der zweiten Signalserie SGC und der ersten Signalserie POSR hergestellte Phasenbeziehung, die oben be­ schrieben wurde, kann die Zylindererkennungseinrichtung 103 den spezifischen Zylinder auf der Basis des Pegels der zwei­ ten Signalserie SGC zu dem Zeitpunkt, zu dem die Bezugsposi­ tion ΘR von der Bezugspositions-Detektiereinrichtung 101A detektiert wird, diskriminatorisch erkennen, und die übrigen Motorzylinder werden aufeinanderfolgend erkannt.

Mit den Merkmalen der oben beschriebenen zweiten Ausführungs­ form kann der Motorzylinder erkannt werden, indem auf den Pegel der Impulse der zweiten Signalserie (SGC) bei jeder Detektierung der Bezugsposition ΘR Bezug genommen wird, so daß es nicht notwendig ist, die Impulsdauer zu messen. Daher können die einzelnen Motorzylinder rasch und leicht erkannt werden, so daß die Zündzeitpunktverstellung sowie die Steue­ rung der Kraftstoffeinspritzung des Motors optimal mit hoher Ansprechgeschwindigkeit erfolgen können.

Ausführungsform 3

Bei der zweiten Ausführungsform der Motorsteuervorrichtung wird der in der zweiten Signalserie SGC enthaltene Impuls, der den spezifischen Motorzylinder identifiziert, so vorgege­ ben, daß er den Bezugspositions-Signalimpuls überlappt. Es kann aber ebenso gut eine Anordnung verwendet werden, bei der zusätzlich zu dem Erkennungssignalimpuls für den spezifischen Zylinder ein zusätzlicher Impuls in dessen Nähe innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs erzeugt wird.

Fig. 6 ist ein Wellenformdiagramm für den Betrieb der dritten Ausführungsform der Motorsteuervorrichtung, wobei in der Nähe des Signalimpulses zur Erkennung des spezifischen Motorzylin­ ders ein zusätzlicher Impuls Ps erzeugt wird.

Fig. 6 zeigt bei (a) bzw. (b) bzw. (c) Wellenformen der zwei­ ten Signalserie SGC, die voneinander verschieden sind. Dabei zeigt Fig. 6(a) eine Wellenform der zweiten Signalserie SGC, bei der ein zusätzlicher Impuls Ps nahe dem Erkennungssignal­ impuls für den spezifischen Zylinder erzeugt wird, wohingegen Fig. 6(b) eine Wellenform der zweiten Signalserie SGC zeigt, bei der der zusätzliche Impuls Ps zur Erkennung des spezifi­ schen Zylinders eine verlängerte Impulsdauer hat. Fig. 6(c) zeigt ferner eine Wellenform der zweiten Signalserie SGC, bei der für den spezifischen Zylinder (Zylinder #1) zwei zusätz­ liche Impulse Ps erzeugt werden, wobei ein zusätzlicher Im­ puls für den Zylinder (Zylinder #4) erzeugt wird, der zu der­ selben Gruppe wie der spezifische Zylinder gehört.

Aus den Wellenformen (a) bis (c) von Fig. 6 ist ersichtlich, daß der spezifische Zylinder gegenüber den anderen Zylinders in bezug auf An/Abwesenheit des zusätzlichen Impulses Ps, dessen Impulsdauer oder dessen Anzahl diskriminatorisch er­ kannt werden kann. Somit können die Impulse zur Erkennung der Motorzylinder eine gleiche Impulsdauer mit Ausnahme des zu­ sätzlichen Impulses Ps haben.

Gemäß Fig. 6(a) kann der spezifische Motorzylinder von der Zylindererkennungseinrichtung 103 diskriminatorisch erkannt werden durch Detektierung des zusätzlichen Impulses Ps, der innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs nahe dem eigent­ lichen Motorzylinder-Erkennungssignalimpuls für den spezifi­ schen Zylinder erzeugt wird.

Solange dabei die erste Signalserie POSR und die zweite Signalserie SGC normal erzeugt werden, kann der zusätzliche Impuls Ps, der innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs relativ zu dem eigentlichen Motorzylinder-Erkennungssignal­ impuls erzeugt wird, durch Zählen der in der ersten Signal­ serie POSR enthaltenen Winkelpositions-Signalimpulse detek­ tiert werden. Wenn dagegen die erste Signalserie POSR nicht erhalten werden kann, kann die Anwesenheit des zusätzlichen Impulses Ps in dem vorbestimmten Winkelbereich durch Ver­ gleich der Tastverhältnisse der in der zweiten Signalserie SGC enthaltenen Impulse diskriminatorisch detektiert werden.

Wenn die Impulswellenform der zweiten Signalserie SGC gemäß Fig. 6(b) angewandt wird, kann die Zylindererkennung reali­ siert werden, indem die Dauer der Impulse der zweiten Signal­ serie an der Bezugsposition ΘR berücksichtigt wird. Somit kann die Zuverlässigkeit der Zylindererkennung weiter verbes­ sert werden.

Wenn ferner die Impulswellenform gemäß Fig. 6(c) angewandt wird, werden zwei zusätzliche Impulse Ps erzeugt, im den spe­ zifischen Zylinder (#1) zu erkennen, während gleichzeitig ein zusätzlicher Impuls Ps hinzugefügt wird, um den Zylinder (#4) zu erkennen, der zu derselben Zylindergruppe wie der spezifi­ sche Zylinder (#1) gehört. Somit können der spezifische Zylinder (#1) sowie der zu derselben Zylindergruppe gehörende Gegenzylinder (#4) ohne weiteres erkannt werden.

Im übrigen kann die Zahl der zusätzlichen Impulse Ps relativ beliebig gewählt werden.

Hier sollte erwähnt werden, daß dann, wenn bei Verwendung der Impulswellenform, die bei (a), (b) oder (c) in Fig. 6 gezeigt ist, die erste Signalserie POSR nicht erhalten werden kann, die einzelnen Motorzylinder dadurch erkannt werden können, daß die Zahl der zusätzlichen Impulse Ps oder ihre Impuls­ dauer durch die arithmetische Bestimmung der Tastverhältnisse der in der zweiten Signalserie SGC enthaltenen Impulse be­ stimmt wird, wie bereits beschrieben wurde.

Auf diese Weise kann die Steuerzeitpunkt-Recheneinrichtung 104 eine fortgesetzte gewünschte Notsteuerung durchführen, indem als Steuerzeitpunkte die Abfallzeitpunkte der Impulse (oder der Impulsgruppen einschließlich des zusätzlichen Im­ pulses Ps), die in der zweiten Signalserie SGC enthalten sind, genutzt werden (die oben erwähnten Abfallzeitpunkte sind miteinander für die einzelnen Motorzylinder jeweils koinzident, wie die Pfeile in Fig. 6 zeigen).

Ausführungsform 4

Bei den vorhergehenden Ausführungsformen der Motorsteuervor­ richtung wird das L-Pegel-Intervall oder die Periode τ, in der das Winkelpositionssignal nicht kontinuierlich erzeugt wird, als das in der ersten Signalserie POSR enthaltene Be­ zugspositionssignal genutzt. Dazu können jedoch auch die Impulse mit verschiedenen Pegeln, die in dem kontinuierlich erzeugten Winkelpositionssignal enthalten sind, genutzt wer­ den.

Das Wellenformdiagramm von Fig. 7 zeigt den Betrieb der vier­ ten Ausführungsform der Motorsteuervorrichtung. In Fig. 7 wild ein Impuls PH, dessen Pegel sich von dem der übrigen Winkelpositionssignalimpulse unterscheidet, erzeugt, wobei die Position, an der der Impuls PH, der den anderen Pegel (Hochpegel) hat, der Bezugsposition ΘR für die spezifische Zylindergruppe entspricht.

Im Fall dieser Ausführungsform können die Vorsprünge 81a (siehe Fig. 3), die um den Außenumfangsrand der auf der Kur­ belwelle 11 angebrachten rotierenden Scheibe 12 ausgebildet sind, fortlaufend entlang dem Gesamtumfang ohne Unterbrechung oder zahnfreien Bereich 80 vorgesehen sein. Außerdem ist an­ stelle des Vorsprungs 81a ein Permanentmagnet (nicht gezeigt) an einer Position vorgesehen, die der Bezugsposition ΘR der spezifischen Zylindergruppe entspricht (an einer einzigen Stelle im Fall des Vierzylindermotors).

Durch Anordnen oder Anbringen des Permanentmagneten an dem Außenumfangsrand der rotierenden Scheibe 12 an einer Stelle, wie oben beschrieben, erscheint in der ersten Signalserie POSR ein großer Impuls PH bei jeder Bezugsposition ΘR für die spezifische Zylindergruppe (bei jedem Kurbelwinkel von 360°). Somit können die spezifische Zylindergruppe sowie ihre Be­ zugsposition ΘR schnell und leicht detektiert werden. Durch Zählen der Winkelpositions-Signalimpulse kann ferner die Be­ zugsposition ΘR für die andere Zylindergruppe detektiert wer­ den.

Durch Nutzung des Impulses PH, dessen Pegel oder Amplitude sich von der des Winkelpositionssignals unterscheidet, wie Fig. 7 zeigt, kann ferner die Detektierung der Bezugsposition ΘR der spezifischen Zylindergruppe sehr rasch erfolgen, weil es nicht mehr notwendig ist, auf die Beendigung des Inter­ valls τ des L-Pegels zu warten, bei der die Erzeugung des Winkelpositionssignals erneut gestartet wird (siehe die Fig. 4 bis 6).

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Steuern des Betriebs einer Brennkraftma­ schine, gekennzeichnet durch

• - einen ersten Signaldetektor (81) zum Erzeugen einer er­ sten Signalserie (POSR), die auf die Rotation einer Kur­ belwelle (11) der Brennkraftmaschine bezogen ist;
• - einen zweiten Signaldetektor (82) zum Erzeugen einer zweiten Signalserie (SGC), die auf die Rotation einer Nockenwelle (1) bezogen ist, die mit einem Drehzahlredu­ zierverhältnis von 1/2 relativ zu der Kurbelwelle (11) angetrieben wird; und
• - eine Steueranordnung (100), um wenigstens einen Parameter für den Betrieb der Brennkraftmaschine auf der Basis von wenigstens einer von der ersten und der zweiten Signalse­ rie zu steuern;
• - wobei die erste Signalserie (POSR) folgendes aufweist: ein Winkelpositionssignal, das in jeder ersten vorbe­ stimmten Winkelposition synchron mit der Rotation der Kurbelwelle (11) erzeugt wird, und ein Bezugspositions­ signal, das in jeder zweiten vorbestimmten Winkelposition entsprechend einer Bezugsposition einer spezifischen Zy­ lindergruppe des Motors erzeugt wird;
• - wobei die zweite Signalserie (SGC) den jeweiligen Zylin­ dern entsprechende Impulse und ein Zylindererkennungs­ signal für einen gegebenen Zylinder enthält und wobei eine Impulsform des Zylindererkennungssignals wenigstens für den gegebenen einen Zylinder von derjenigen für die anderen Motorzylinder verschieden ist;
• - wobei die Steueranordnung (100) folgendes aufweist:
• a) eine Bezugspositionssignal-Detektiereinrichtung (101), um das Bezugspositionssignal auf der Basis der ersten Si­ gnalserie (POSR) zu detektieren;
• b) eine Bezugspositions-Detektiereinrichtung (101A), um Be­ zugspositionen für die jeweiligen Zylinder auf der Basis des Winkelpositionssignals und des Bezugspositionssignals zu detektieren;
• c) eine Zylindergruppe-Erkennungseinrichtung (102), um die Zylindergruppe auf der Basis des Bezugspositionssignals zu erkennen;
• d) eine Zylindererkennungseinrichtung (103), um jeden der Motorzylinder zumindest auf der Basis der zweiten Signal­ serie (SGC) diskriminatorisch zu erkennen;
• e) eine Steuerzeitpunkt-Recheneinrichtung (104), um Steuer­ zeitpunkte zur Steuerung des Parameters auf der Basis der Resultate der von der Zylindererkennungseinrichtung (103) durchgeführten Zylindererkennung und der zweiten Signal­ serie (SGC) arithmetisch zu bestimmen; und
• f) eine Abnormalitäts-Entscheidungseinrichtung (105), um bei Erfassung eines Ausfalls in einer von der ersten und der zweiten Signalserie ein Abnormalitäts-Entscheidungssignal (E) zu erzeugen und an die Zylindererkennungseinrichtung (103) und die Steuerzeitpunkt-Recheneinrichtung (104) ab­ zugeben.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß das Zylindererkennungssignal der zweiten Signalserie (SGC) zur Erkennung des gegebenen einen Zylinders durch einen Impuls gebildet ist, der eine Phase hat, die dieje­ nige des Bezugspositionssignals überlappt,
• - wobei die Zylindererkennungseinrichtung (103) den gegebe­ nen einen Zylinder auf der Basis eines Signalpegels der zweiten Signalserie (SGC) zu einem Zeitpunkt, zu dem das Bezugspositionssignal detektiert wird, erkennt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Steuerzeitpunkt-Recheneinrichtung (104) so ausge­ bildet ist, daß sie den Steuerzeitpunkt für den Parameter durch Zählen von Impulsen des Winkelpositionssignals arithmetisch bestimmt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

• - daß das Bezugspositionssignal einem Niedrigpegelintervall entspricht, in welchem das Winkelpositionssignal nicht kontinuierlich erzeugt wird, und
• - daß ein terminales Ende des Niedrigpegelintervalls so ge­ wählt ist, daß es der Bezugsposition der spezifischen Zy­ lindergruppe entspricht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

• - daß das Bezugspositionssignal aus einem Impuls gebildet ist, der in das Winkelpositionssignal eingefügt ist und einen Signalpegel hat, der von demjenigen der Impulse, die das Winkelpositionssignal bilden, verschieden ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

• - daß das Zylindererkennungssignal einen Impuls zur Erken­ nung des gegebenen einen Zylinders enthält, wobei dieser Impuls eine Impulsdauer hat, die von derjenigen der übri­ gen Impulse zur Erkennung der übrigen Motorzylinder ver­ schieden ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

• - daß das Zylindererkennungssignal wenigstens einen zusätz­ lichen Impuls (Ps) enthält, der innerhalb eines vorbe­ stimmten Winkels relativ zu dem Zylindererkennungssignal­ impuls erzeugt wird, um den gegebenen einen Motorzylinder zu erkennen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Zylindererkennungseinrichtung (103) so realisiert ist, daß sie ein Zeitintervall, in dem das Zylindererken­ nungssignal erzeugt wird, auf der Basis eines Zählwerts von in dem Winkelpositionssignal enthaltenen Impulsen des Winkelpositionssignals mißt, um so die einzelnen Motor­ zylinder auf der Basis der Meßresultate diskriminatorisch zu erkennen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Zylindererkennungseinrichtung (103) so realisiert ist, daß sie die einzelnen Motorzylinder auf der Basis von Verhältnissen von Zeitintervallen, in denen die je­ weiligen Zylindererkennungssignale erzeugt werden, er­ kennt.