DE19613598A1 - Vorrichtung zum Erzeugen eines Steuersignals zur Steuerung des Betriebs einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von Steuersignalen zur Steuerung des Betriebs einer Brennkraft­ maschine, indem eine Zeitpunktsteuerung auf der Basis von erkannten Bezugspositionen, die einzelnen Motorzylindern entsprechen, durchgeführt wird. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine, die die Zylindererkennung mit einer vereinfachten Konstruktion sehr rasch unter Auswirkung auf die Zeitpunkt­ steuerung durchführen kann, während gleichzeitig ein Bezugs­ positionssignal relativ zu einer Kurbelwelle mit hoher Zu­ verlässigkeit abgeleitet wird, so daß eine erhöhte Präzision für die Zeitpunktsteuerung sichergestellt ist; diese Vor­ richtung ist ferner imstande, auch dann eine Notsteuerung vorzunehmen, wenn das Winkelpositionssignal, das die Winkel­ position der Kurbelwelle bezeichnet, nicht erhalten werden kann (auch wenn also ein Ausfall in einer nachstehend erläu­ terten ersten Signalserie auftritt).

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 Parame­ ter, wie den Zündzeitpunkt, die einzuspritzende Kraftstoff­ menge (nachstehend auch als Kraftstoffeinspritzmenge be­ zeichnet) u. a. zu steuern. Gewöhnlich ist der Signalgenerator zum Erzeugen dieser Signale auf einer Nockenwelle des Motors angebracht und so aufgebaut, daß eine Eins-zu-Eins-Überein­ stimmung mit den Motorzylindern erhalten werden kann, um so indirekt die Dreh- oder Winkelpositionen einer Kurbelwelle zu erfassen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird der technische Hintergrund etwas genauer erläutert. Fig. 8 ist eine Per­ spektivansicht, die eine mechanische Anordnung eines Drehsi­ gnalgebers zeigt, die in einem bekannten Motorsteuersystem verwendet wird, und Fig. 9 ist ein Schaltbild einer elektri­ schen Signalverarbeitungsschaltung, die in Verbindung mit der Anordnung von Fig. 8 vorgesehen ist. Hinsichtlich weiterer Einzelheiten kann auf die nichtgeprüfte JP-Patentanmeldung Nr. 68252/1994 (JP-A-6-68252) verwiesen werden. In diesem Zusammenhang wird davon ausgegangen, daß die hier betroffene Brennkraftmaschine sechs Zylinder hat.

Gemäß Fig. 8 wird eine Nockenwelle 1 mit einer Geschwindig­ keit gedreht, die der halben Drehzahl (U/min) einer Kurbel­ welle (nicht gezeigt) entspricht, so daß die Steuerzeitpunkte für sämtliche sechs Zylinder in eine einzige Umdrehung der Nockenwelle 1 fallen.

Dabei ist eine rotierende Scheibe 2, die auf der Nockenwelle 1 drehbar mit dieser angebracht ist, mit einer Serie von ra­ dialen Schlitzen 3a in gleichen Winkelabständen voneinander in einem Außenumfangsbereich der rotierenden Scheibe 2 aus­ gebildet, um ein Winkelpositionssignal POS zu erzeugen, das aus einer Serie von Impulsen besteht, die bei jedem vorbe­ stimmten Winkel im Verlauf der Drehung der rotierenden Scheibe 2 erzeugt werden. Außerdem ist die rotierende Scheibe 2 mit einer Reihe von Fenstern 3b (in diesem Fall sechs) ausgebildet, um in Eins-zu-Eins-Übereinstimmung mit den jeweiligen Motorzylindern Bezugspositionssignale REF zu erzeugen.

Eine lichtemittierende Diode bzw. LED 4a ist in einer Posi­ tion, die einer kreisförmigen Anordnung der Schlitze 3a ge­ genübersteht, fest angeordnet, und eine lichtemittierende Diode bzw. LED 4b ist in einer Position, die einer kreisför­ migen Anordnung der Fenster 3b gegenübersteht, fest angeord­ net. Außerdem sind Photodioden 5a und 5b den LEDs 4a bzw. 4b jeweils gegenüberstehend fest angeordnet, und die rotierende Scheibe befindet sich zwischen den LEDs und den Photodioden; dabei wirken die LED 4a und die Photodiode 5a zusammen zur Bildung eines ersten opto-elektronischen Kopplers, und die LED 4b und die Photodiode 5b bilden gemeinsam einen zweiten opto-elektronischen Koppler.

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.

Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, bilden die rotie­ rende Scheibe 2, die opto-elektronischen Koppler 4a, 5a und 4b, 5b, die Verstärkerkreise 6a und 6b und die Endstufen­ transistoren 7a und 7b einen Rotationssignalgenerator 8 zum Erzeugen des Winkelpositionssignals POS und des Bezugsposi­ tionssignals REF.

Fig. 10 ist ein Blockschaltbild eines bekannten Motorsteuer­ systems. Dabei werden das Winkelpositionssignal POS und das Bezugspositionssignal REF, die von dem Rotationssignalgene­ rator 8 abgegeben werden, einem Mikrocomputer 10 über eine Schnittstelle 9 zugeführt, um arithmetisch verarbeitet zu werden und den Zündzeitpunkt, die Kraftstoffeinspritzmenge u. a. zu steuern.

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

Dabei 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 1° erzeugt wird. Somit kann das Winkelpositionssignal POS genutzt werden, um die Winkelposition der Kurbelwelle zu bestimmen oder zu messen. Andererseits hat das Bezugspositionssignal REF eine Im­ pulsfolge, die sich bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle bei einem Kurbelwinkel von 720° wiederholt. Dabei umfaßt die Im­ pulsfolge des Bezugspositionssignals REF sechs Impulse, die jeweils bei einem vorbestimmten Kurbelwinkel entsprechend jedem der Motorzylinder auftreten, wobei die sechs Impulse jeweils eine Impulsdauer haben, die für jeden Motorzylinder verschieden ist, so daß sie als entsprechende Zylindererken­ nungssignale genutzt werden können. Es braucht nicht erwähnt zu werden, daß die Impulse des Bezugspositionssignals REF, die die unterschiedlichen Impulsbreiten oder -dauern haben, beispielsweise durch entsprechende Änderung der Umfangslänge der Fenster 3b erzeugt werden können.

Das herkömmliche Motorsteuersystem, das mit diesem Aufbau realisiert ist, der vorstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 8 bis 10 beschrieben wird, kann die einzelnen Motorzylinder und die Bezugspositionen (Bezugskurbelwinkel) auf der Grund­ lage des Winkelpositionssignals POS und des Bezugspositions­ signals REF in unterscheidender Weise erkennen und eine op­ timale Steuerung des Zündzeitpunkts, der Kraftstoffein­ spritzmenge u. a. in Abhängigkeit von den Motorbetriebszu­ ständen ausführen.

Da jedoch die Nockenwelle 1 von der Kurbelwelle (nicht ge­ zeigt) über einen Antriebsmechanismus wie etwa einen An­ triebsriemen/Scheibenmechanismus (ebenfalls nicht gezeigt) angetrieben wird, kann hinsichtlich der Rotation der Nocken­ welle 1 und der Kurbelwelle eine Phasendifferenz entstehen, obwohl das von dem Motorbetriebszustand abhängt. Infolgedes­ sen können die durch das Winkelpositionssignal POS und das Bezugspositionssignal REF, die von dem Rotationssignalgene­ rator 8 erzeugt werden, angezeigten Winkelpositionen von dem tatsächlichen Kurbelwinkel unerwünscht abweichen. Wenn daher die Motorbetriebssteuerung auf der Grundlage der Signale er­ folgt, die die Phasenabweichung aufweisen, ist die Steuerung des Zündzeitpunkts usw. selbstverständlich mit einer ent­ sprechenden Abweichung bzw. einem solchen Fehler behaftet, so daß es schwierig oder unmöglich ist, das gewünschte Be­ triebsverhalten des Motors zu erzielen.

Zur Lösung des vorgenannten Problems wurde bereits eine Vor­ richtung vorgeschlagen, die so ausgebildet ist, daß das Win­ kelpositionssignal POS und das Bezugspositionssignal REF mit hoher Präzision in Verbindung mit der Kurbelwelle erzeugt werden, während gleichzeitig nur die Zylindererkennungssi­ gnale in einer Eins-zu-Eins-Übereinstimmung mit den einzelnen Motorzylindern im Zusammenhang mit der Nockenwelle 1 erzeugt 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 seine periphe­ ren Einrichtungen, die in Zuordnung zu der Kurbelwelle zum Erzeugen des Winkelpositionssignals POS und des Bezugspositi­ onssignals REF vorgesehen sind, sehr kompliziert und teuer sind und daß es sehr schwierig ist, eine Notsteuerung in ei­ nem Fall zu realisieren, in dem entweder das Winkelpositions­ signal POS oder das Bezugspositionssignal REF wegen des Auf­ tretens einer Abnormalität oder Störung in den der Kurbel­ welle zugeordneten Sensoren nicht verfügbar ist, was eine mögliche Abschaltung des Motorbetriebs zur Folge hat.

Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, weist das bekannte Motorsteuersystem das Problem auf, daß die Detektiergenauig­ keit des Winkelpositionssignals POS und des Bezugspositions­ signals REF beeinträchtigt ist, wenn der Rotationssignalge­ nerator 8 in Zuordnung zu der Nockenwelle 1 vorgesehen ist, und zwar wegen der Gefahr der Rotationsphasendifferenz zwi­ schen dem Rotationssignalgenerator 8 und der Kurbelwelle; infolgedessen wird in die Steuerung des Zündzeitpunkts usw. eine Abweichung bzw. ein Fehler eingeführt, was die Reali­ sierung des gewünschten Betriebsverhaltens nachteilig beein­ flußt.

Im Fall des Motorsteuersystems gemäß der nichtgeprüften JP- Patentanmeldung Nr. 68252/1994 (JP-A-6-68252), bei dem das Winkelpositionssignal POS und das Bezugspositionssignal REF von der Sensoreinrichtung erzeugt werden, die in Zuordnung zu der Kurbelwelle vorgesehen ist, wohingegen das Zylinder­ erkennungssignal von der Einrichtung erzeugt wird, die in Zuordnung zu der Nockenwelle vorgesehen ist, ergeben sich andererseits die Probleme, daß der Sensor und periphere Ein­ richtungen, die in Zuordnung zu der Kurbelwelle vorgesehen sind, sehr kompliziert sind und eine Notsteuerung in einem Fall, in dem das Winkelpositionssignal POS oder das Bezugs­ positionssignal REF nicht verfügbar ist, nicht durchgeführt werden kann.

Im Hinblick auf den oben beschriebenen Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Motorsteuersystem bzw. eine Motorsteuervorrichtung anzugeben, die sehr rasch eine Motor­ zylindererkennung durchführen kann, die sich auf die Zeit­ punktsteuerung des Motors mit relativ vereinfachtem Aufbau auswirkt.

Ein Vorteil der Erfindung ist dabei die Bereitstellung eines Motorsteuersystems bzw. einer -vorrichtung, bei der der Er­ halt des Bezugspositionssignals REF mit hoher Zuverlässigkeit im Zusammenwirken mit der Kurbelwelle erfolgen kann, so daß dadurch die Präzision der Zeitpunktsteuerung, die Teil der Steuerung des Motorbetriebs ist, verbessert wird.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der Bereitstel­ lung eines Motorsteuersystems bzw. einer -vorrichtung, die eine Notsteuerung auch dann durchführen kann, wenn das Win­ kelpositionssignal nicht verfügbar ist (beispielsweise wegen des Auftretens eines Fehlers oder der Nichtverfügbarkeit ei­ ner ersten Signalserie, wie noch erläutert wird).

Zur Lösung der genannten Aufgabe wird gemäß einem allgemeinen Aspekt der Erfindung eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Steuersignals zur Steuerung des Betriebs einer Brennkraftma­ schine angegeben, die gekennzeichnet ist durch einen ersten Signaldetektor zum Erzeugen einer ersten Signalserie, die auf die Rotation einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine bezogen ist; durch einen zweiten Signaldetektor zum Erzeugen einer zweiten Signalserie, die auf die Rotation einer Nockenwelle bezogen ist, die mit einem Drehzahlreduzierverhältnis von 1/2 relativ zu der Kurbelwelle angetrieben wird; und durch eine Steueranordnung, um wenigstens einen Parameter für den Betrieb der Brennkraftmaschine auf der Basis wenigstens einer von der ersten und der zweiten Signalserie zu steuern.

Die erste Signalserie umfaßt ein Winkelpositionssignal, das in jeder ersten vorbestimmten Winkelposition synchron mit der Rotation der Kurbelwelle erzeugt wird, und ein Bezugspo­ sitionssignal, das in jeder zweiten vorbestimmten Winkelpo­ sition entsprechend einer Bezugsposition jedes der Motorzy­ linder erzeugt wird. Die zweite Signalserie enthält ein Zy­ lindererkennungssignal und eine Impulsform des Zylinder­ erkennungssignals wenigstens für einen gegebenen Motorzylin­ der von den Impulsformen für die übrigen Motorzylinder ver­ schieden ist und eine Impulsform des Zylindererkennungssi­ gnals für eine Gruppe von Motorzylindern, die gleichzeitig gesteuert werden können, von der Impulsform für die andere Motorzylindergruppe verschieden ist. Die Steueranordnung weist folgendes auf: eine Bezugspositionssignal-Detektier­ einrichtung, um das Bezugspositionssignal auf der Basis der ersten Signalserie zu detektieren; eine Zylindergruppe-Er­ kennungseinrichtung, um die Zylindergruppe auf der Basis we­ nigstens der zweiten Signalserie zu erkennen; eine Zylin­ dererkennungseinrichtung, um jeden der Motorzylinder auf der Basis wenigstens der zweiten Signalserie diskriminatorisch zu erkennen; eine Steuerzeitpunkt-Recheneinrichtung, um Steuer­ zeitpunkte zur Steuerung des Parameters bzw. der Parameter auf der Basis der Resultate der von der Zylindererkennungs­ einrichtung durchgeführten Zylindererkennung und der zweiten Signalserie arithmetisch zu bestimmen; und eine Abnormali­ täts-Entscheidungseinrichtung, um bei Erfassung eines Aus­ falls in der ersten Signalserie ein Abnormalitäts-Entschei­ dungssignal zu erzeugen und an die Zylindererkennungseinrich­ tung und die Steuerzeitpunkt-Recheneinrichtung abzugeben.

Durch Vorsehen des ersten Detektors zur Erfassung der ersten Signalserie, die das Bezugspositionssignal und das Winkelpo­ sitionssignal 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 Vorsehen des zweiten Detektors zur Erfassung der zweiten Signalserie in Verbindung mit der Nockenwelle kann die Zylindererkennung leicht und zuverlässig realisiert werden. Außerdem kann durch Kombination des Zylindererken­ nungssignals, des Bezugspositionssignals und des Winkelposi­ tionssignals die Zylindererkennung, die sich auf die Zeit­ punktsteuerung der Brennkraftmaschine auswirken soll, sehr rasch durchgeführt werden. Ferner kann mit Hilfe der Zylin­ dererkennungssignale, die den einzelnen Zylindern entspre­ chen, die Leistungsfähigkeit der Brennkraftmaschine sicher wenigstens auf einem erforderlichen Minimum gehalten werden, wenn die erste Signalserie nicht verfügbar ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Zylindererkennungssignal der zweiten Signalserie zur Erkennung der gegebenen einen Zylindergruppe durch Impulse gebildet ist, die eine Phase haben, die dieje­ nige des Bezugspositionssignals überlappt, wobei die Zylin­ dergruppe-Erkennungseinrichtung die Zylindergruppe auf der Basis eines Signalpegels der zweiten Signalserie zu einem Zeitpunkt, zu dem das Bezugspositionssignal detektiert wird, erkennt.

Durch diese Anordnung, bei der die Phase des Zylindererken­ nungssignals (zweite Signalserie) die Phase des Bezugsposi­ tionssignals überlappt, kann die Zylindergruppe auf der Grundlage des Zylindererkennungs-Signalpegels bei Erfassung des Bezugspositionssignals 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 bzw. die Parameter durch Zählen von Impulsen des Winkelpositions­ signals arithmetisch bestimmt.

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

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugspositionssignal von einem Si­ gnal gebildet ist, das einem Niedrigpegelintervall der ersten Signalserie entspricht, in welchem das Winkelpositionssignal nicht kontinuierlich erzeugt wird, und daß ein terminales Ende des Niedrigpegelintervalls so gewählt ist, daß es der Bezugsposition jedes der Motorzylinder entspricht.

Durch Vorsehen des niedrigen oder "L"-Intervalls in der er­ sten Signalserie, wobei die Bezugsposition für jeden der einzelnen 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 Impulsen gebildet ist, die in das Winkelpositionssignal eingefügt sind und einen Signalpegel haben, der von demjenigen der Impulse, die das Winkelpositionssignal bilden, verschieden ist.

Dadurch, daß in die erste Signalserie zur Erkennung der Be­ zugspositionen der einzelnen Motorzylinder die Impulse ein­ geführt werden, deren Pegel sich von dem der ersteren unter­ scheidet, ist es möglich, das Bezugspositionssignal mit ver­ einfachter Struktur rasch und exakt abzuleiten.

Eine bevorzugte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Zylindererkennungssignal einen Impuls zur Erkennung des gegebenen einen Zylinders enthält, wobei dieser Impuls eine Impulsdauer hat, die von derjenigen der übrigen Impulse zur Erkennung der übrigen Motorzylinder verschieden 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 einen zu­ sätzlichen Impuls enthält, der innerhalb eines vorbestimmten Winkels relativ zu dem Zylindererkennungssignalimpuls erzeugt wird, um den 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 vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Zylindererkennungseinrichtung so im­ plementiert ist, daß sie ein Zeitintervall,in dem das Zylin­ dererkennungssignal erzeugt wird, auf der Basis eines Zähl­ werts des Winkelpositionssignals mißt, um so die einzelnen Motorzylinder auf der Basis der Meßresultate diskriminato­ risch zu erkennen.

Dadurch, daß die Dauer des Intervalls, in dem das Zylin­ dererkennungssignal erzeugt wird, durch Zählen der Winkelpo­ sitions-Signalimpulse gemessen wird, kann die Zylindererken­ nung mit hoher Zuverlässigkeit realisiert werden.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist da­ durch gekennzeichnet, daß die Zylindererkennungseinrichtung so implementiert 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 Zy­ lindererkennungs-Signalimpulses kann die Zylindererkennung auch dann mit hoher Präzision realisiert werden, wenn die erste Signalserie nicht verfügbar ist, so daß eine Notsteue­ rung mit hoher Präzision und Zuverlässigkeit realisierbar 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 ersten und eines zweiten Signaldetektors, die bei der ersten Ausführungsform der Motorsteuervorrich­ tung verwendet werden;

Fig. 3 eine perspektivische Teildarstellung, die über­ trieben den ersten Signaldetektor von Fig. 2 zeigt;

Fig. 4 ein Wellenformdiagramm, das beispielhaft die erste und die zweite Signalserie zeigt, die in der Mo­ torsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungs­ form erzeugt werden;

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

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

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

Fig. 8 eine Perspektivansicht, die eine mechanische An­ ordnung 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 be­ kannten 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 allgemeine Anordnung der Motorsteuervorrichtung zeigt, Fig. 2 zeigt schematisch die Ausbildung von Signaldetektoren, die bei der Motorsteuervorrichtung von Fig. 1 verwendet werden, Fig. 3 ist eine perspektivische Teilansicht, die einen ersten Signaldetektor übertrieben zeigt, und Fig. 4 ist ein Wellenformdiagramm, das beispielhaft eine erste und eine zweite Signalserie zeigt, die in dieser Motorsteuervorrich­ tung erzeugt werden.

Unter Bezugnahme auf die Figuren, und zwar insbesondere auf Fig. 2, wird eine Nockenwelle 1 synchron mit einer Kurbel­ welle 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, der allgemein mit 81 bezeichnet ist, ist dazu bestimmt, eine erste Signalserie POSR abzuge­ ben, die der Rotation der Kurbelwelle 11 zugeordnet ist. Da­ bei umfaßt der erste Signaldetektor 81 eine rotierende Scheibe 12, die auf der Kurbelwelle 11 mit dieser drehbar integral angebracht ist, eine Vielzahl von Vorsprüngen (oder Zähnen) 81a, die in der rotierenden Scheibe 12 um einen Au­ ßenumfangsrand derselben in vorbestimmten Winkelabständen (z. B. für jeden Kurbelwinkel innerhalb eines Bereichs von 10 bis 100) gebildet sind, und einen Sensor 81b, der von einem elektromagnetischen Geber, einem Hall-Element, einem magne­ tischen Widerstandssensor oder dergleichen gebildet sein kann. Im Fall der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausbildung wird nur beispielhaft davon ausgegangen, daß der Sensor 81b ein elektromagnetischer Geber ist.

Die erste Signalserie POSR umfaßt Winkelpositionssignalim­ pulse, die von dem Sensor 81b bei jeder ersten vorbestimmten Winkelposition der Kurbelwelle 11 synchron mit ihrer Rotation erzeugt werden, und Bezugspositionssignale, die bei jedem zweiten vorbestimmten Winkel (z. B. bei jedem Kurbelwinkel von 180°), der der Bezugsposition jedes Zylinders der Brennkraft­ maschine entspricht, erzeugt werden. Dabei umfaßt das Winkel­ positionssignal eine Serie von Impulsen, die entsprechend den einzelnen Vorsprüngen 81a erzeugt werden, die aufeinanderfol­ gend um den Außenumfangsrand der rotierenden Scheibe 12 herum gebildet sind, wobei in der Umfangsreihe der Vorsprünge 81a eine vorbestimmte Anzahl von zahnfreien Bereichen oder Seg­ menten 80 gebildet ist, in denen Vorsprünge oder Zähne 81a über vorbestimmte Winkelbereiche von jeweils zehn bis einige zehn Grad Kurbelwinkel abwesend sind und die Impulse des Win­ kelpositionssignals nicht erzeugt werden. In diesem Zusammen­ hang sollte erwähnt werden, daß das terminale Ende des zahn­ freien Bereichs bzw. Segments 80 (das der Startposition der Erzeugung der anschließenden Impulsfolge des Winkelpositions­ signals entspricht) der Bezugsposition jedes Motorzylinders entspricht.

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, einer vorbe­ stimmten 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 einem Sensor 82b, der ein elektromagnetischer Geber sein kann. Dabei wird nur beispielhaft davon ausgegangen, daß die hier betrachtete Brennkraftmaschine vier Zylinder 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. Für eine spezifische Gruppe der Motor­ zylinder (die Motorzylinder #1 und #4, die gleichzeitig ge­ steuert werden können) überlappt die zweite Signalserie SGC das in der ersten Signalserie POSR enthaltene Bezugspositi­ onssignal hinsichtlich der Phase und nimmt an der Bezugspo­ sition ΘR einen Hoch- oder H-Pegel an (siehe Fig. 4, PW1 und PW4). Hier sollte erwähnt werden, daß wenigstens einer der Zylindererkennungs-Signalimpulse, der einem spezifischen Mo­ torzylinder (z. B. dem Zylinder #1) entspricht, eine Impuls­ breite 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 Schnittstellen­ schaltung 90 zugeführt, wie in Fig. 1 gezeigt ist.

Der Mikrocomputer 100 bildet eine Steuereinrichtung zum Steuern von Parametern, die auf den Betrieb der Brennkraft­ maschine bezogen sind. Dazu umfaßt der Mikrocomputer 100 eine Bezugspositionssignal-Detektiereinrichtung 101, um ein Bezugspositionssignal aus der ersten Signalserie POSR zu de­ tektieren, eine Zylindergruppe-Erkennungseinrichtung 102, um diskriminatorisch eine Zylindergruppe, die die Motorzylinder umfaßt, die gleichzeitig gesteuert werden können, auf der Basis des Zeitdauer(Impulsdauer)-Verhältnisses der Zylin­ dererkennungs-Signalimpulse der zweiten Signalserie SGC zu erkennen, eine Steuerzeitpunkt-Recheneinrichtung 104, um Steuerzeitpunkte für die Motorbetriebsparameter (wie Zünd­ zeitpunkt 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-Steuerzeitpunktsignal erzeugt werden kann, und eine Abnormalitäts-Entscheidungseinrichtung 105, die beim Auftreten einer Störung in der ersten Signalserie POSR ein Abnormalitäts-Entscheidungssignal E an die Zylindererken­ nungseinrichtung 103, die Zylindergruppe-Erkennungseinrich­ tung 102 und die Steuerzeitpunkt-Recheneinrichtung 104 ab­ gibt, wie Fig. 1 zeigt.

Die Zylindererkennungseinrichtung 103 ist ausgebildet, um die Motorzylinder auf der Basis wenigstens der zweiten Si­ gnalserie SGC zu erkennen, wohingegen die Steuerzeitpunkt- Recheneinrichtung 104 ausgebildet ist, um den Steuerzeitpunkt für den Steuerparameter P auf der Basis wenigstens des Resultats der Motorzylindererkennung, die von der Zylin­ dererkennungseinrichtung 103 durchgeführt wird, und/oder der zweiten Signalserie SGC arithmetisch zu bestimmen.

Wenn dabei das Motorsteuersystem normal arbeitet, mißt die Zylindererkennungseinrichtung 103 die Zeitintervalle, in denen die in der zweiten Signalserie SGC enthaltenen Zylin­ dererkennungs-Signalimpulse erzeugt werden, indem die in der ersten Signalserie POSR enthaltenen Winkelpositions-Signal­ impulse während der entsprechenden Zeitintervalle gezählt werden, um so diskriminatorisch die einzelnen Motorzylinder auf der Basis der Meßergebnisse zu erkennen, wie noch be­ schrieben wird. Beim Auftreten einer Abnormalität wie etwa der Nichtverfügbarkeit oder Abwesenheit der ersten Signal­ serie POSR spricht die Zylindererkennungseinrichtung 103 da­ gegen auf das von der Abnormalitäts-Entscheidungseinrichtung 105 abgegebene Abnormalitäts-Entscheidungssignal E an, um so diskriminatorisch die einzelnen Motorzylinder auf der Basis des Ergebnisses der Berechnung des Verhältnisses der zeitli­ chen Dauer des Zylindererkennungs-Signalimpulses (z. B. des Tastverhältnisses zwischen der Dauer des H-Pegels und der des benachbarten L-Pegels) zu erkennen, indem nur die zweite Signalserie SGC genutzt wird. Auf diese Weise kann eine Not­ steuerung realisiert werden.

Gleichermaßen ist die Steuerzeitpunkt-Recheneinrichtung 104 so ausgelegt, daß sie die Steuerzeitpunkte für die Motorbe­ triebsparameter dadurch arithmetisch bestimmt oder berechnet, daß sie die Winkelpositions-Signalimpulse unter Nutzung des in der ersten Signalserie POSR enthaltenen Bezugspositi­ onssignals sowie des in der zweiten Signalserie SGC enthal­ tenen Zylindererkennungssignals zählt, solange der Motorbe­ trieb normal ist. Beim Auftreten einer Abnormalität dagegen (d. h. in einem Zustand, in dem die erste Signalserie POSR nicht erhalten werden kann) spricht die Steuerzeitpunkt-Re­ cheneinrichtung 104 auf das von der Abnormalitäts-Entschei­ dungseinrichtung 105 abgegebene Abnormalitäts-Entscheidungs­ signal E an, so daß die Notsteuerung realisierbar ist, indem der Zeitpunkt der Abfallflanke des Zylindererkennungs-Signal­ impulses als die Bezugsposition angesehen wird, wobei nur auf die zweite Signalserie SGC Bezug genommen 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 bestimmten Steuerparameter P gesteuert werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 folgt nun eine Beschreibung des Betriebs der ersten Ausführungsform des Motorsteuersystems der 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 ein er­ ster Signaldetektor 81 zum Erzeugen der ersten Signalserie POSR gebildet ist, die den Winkelpositions-Signalimpuls ent­ sprechend den jeweiligen Vorsprüngen 81a und die Bezugsposi­ tions-Signalimpulse entsprechend den jeweiligen zahnfreien Segmenten 80 enthält.

In diesem Zusammenhang sei daran erinnert, daß die Reihe der Vorsprünge 81a teilweise mit den zahnfreien Bereichen oder Segmenten 80 versehen ist (z. B. an zwei Stellen in einem Kurbelwinkelabstand von 180° im Fall des Vierzylindermotors), so daß die erste Signalserie POSR nicht nur die Winkelpositi­ ons-Signalimpulse, sondern auch die Bezugspositions-Signalim­ pulse enthält.

Die zahnfreien Segmente 80 werden von dem Sensor 81b aufge­ nommen, der die Anwesenheit/Abwesenheit der Vorsprünge bzw. Zähne 81a in die erste Signalserie POSR umformt (elektri­ sches Signal), die in die Bezugspositionssignal-Detektier­ einrichtung 101 im Mikrocomputer 100 eingegeben wird, wobei die zahnfreien Segmente 80 von der Bezugspositionssignal- Detektiereinrichtung 101 durch Vergleich der Intervalle de­ tektiert oder erkannt werden, in denen die Winkelpositions- Signalimpulse und die Bezugspositions-Signalimpulse jeweils periodisch erzeugt werden.

Wie bereits gesagt wurde, 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 Winkelpositionssignale, die von den bei je­ dem vorbestimmten Winkel (z. B. jedem Kurbelwinkel von 1°) er­ zeugten Impulsen gebildet sind, und das Bezugspositionssi­ gnal, das von den Impulsen gebildet ist, die jeweils dem In­ tervall bzw. der Periode T des L-Pegels äquivalent sind, in der das Winkelpositionssignal über einen vorbestimmten Win­ kel, der dem zahnfreien Segment 80 entspricht, nicht erhalten werden kann. Anders ausgedrückt hat das Bezugspositionssignal seinen Ursprung in dem zahnfreien Segment 80. Die Position, an der das Intervall ρ des L-Pegels beendet wird (d. h. die Position, an der die Erzeugung des darauffolgenden Winkelpo­ sitionssignals beginnt), repräsentiert die Bezugsposition ΘR, die bei der arithmetischen Bestimmung der Steuerzeitpunkte für die einzelnen Zylinder, die von der Steuerzeitpunkt-Re­ cheneinrichtung 104 ausgeführt wird, genutzt wird.

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

Ferner hat jeder der Impulse für die Motorzylinder #1 und #4, die durch die Impulsdauern PW1 bzw. PW4 identifiziert sind, den Hoch- oder H-Pegel über das Intervall, das das L-Pegel- Intervall oder die Periode ρ der ersten Signalserie POSR um­ faßt, wohingegen die Impulse, die den Zylindern #3 und #2 entsprechen, die durch die Impulsdauern PW3 bzw. PW2 identi­ fiziert sind, den H-Pegel unmittelbar anschließend an die Be­ zugsposition ΘR, die durch die erste Signalserie POSR be­ zeichnet ist, annehmen.

Somit wird der Pegel der zweiten Signalserie SGC für die Mo­ torzylinder #1 und #4, die gleichzeitig gesteuert werden können, zum H-Pegel an der Bezugsposition ΘR, die durch die erste Signalserie POSR bezeichnet ist. Andererseits nimmt die zweite Signalserie SGC für die Motorzylinder #3 und #2, die ebenfalls gleichzeitig gesteuert werden können, den L-Pegel an der Bezugsposition ΘR an, die durch die erste Signalserie POSR bezeichnet ist (siehe Fig. 4).

Dadurch, daß die erste Signalserie POSR und die zweite Si­ gnalserie SGC miteinander in Beziehung gebracht werden, kann die Zylindergruppe-Erkennungseinrichtung 102 diskriminato­ risch die Gruppe der Motorzylinder erkennen, die gleichzeitig gesteuert werden können, und zwar auf der Basis des Signalpe­ gels der zweiten Signalserie SGC (Zylindererkennungssignal) zu dem Zeitpunkt, zu dem die Bezugsposition QR von der Be­ zugspositionssignal-Detektiereinrichtung 101 detektiert wird.

Wenn dabei die zweite Signalserie SGC an der Bezugsposition ΘR den H-Pegel hat, erkennt die Zylindergruppe-Erkennungs­ einrichtung 102 den Motorzylinder #1 oder #4, und wenn die zweite Signalserie SGC an der Bezugsposition ΘR den L-Pegel hat, erkennt die Zylindergruppe-Erkennungseinrichtung 102 den Motorzylinder #3 oder #2.

Auf diese Weise kann die Gruppe der Motorzylinder, die auf Gruppenbasis gezündet werden können, sehr rasch durch die Zylindergruppe-Erkennungseinrichtung 102 erkannt werden, so daß das Steuerverhalten oder die als Minimum erforderliche Steuerfähigkeit der Brennkraftmaschine gewährleistet werden kann.

Solange die erste Signalserie POSR und die zweite Signalserie SGC ohne Störung bzw. Ausfall erhalten werden, kann natürlich die Zylindererkennungseinrichtung 103 den spezifischen Motor­ zylinder sowie die übrigen Zylinder diskriminatorisch erken­ nen durch Messung der Impulsdauer der zweiten Signalserie SGC, während gleichzeitig die Anzahl der Winkelpositions-Si­ gnalimpulse, die in der ersten Signalserie POSR enthalten sind, gezählt wird.

Wenn dagegen die erste Signalserie POSR aufgrund einer Stö­ rung oder eines Schadens des Sensors 81b, der der Kurbelwelle 11 zugeordnet ist, nicht auf normale Weise erhalten werden kann (d. h. wenn die erste Signalserie POSR entweder weiterhin auf einem Konstantpegel bleibt oder eine abnormale Impulsdau­ er zeigt), erzeugt die Abnormalitäts-Entscheidungseinrichtung 105 das Abnormalitäts-Entscheidungssignal E, das dann in die Zylindergruppe-Erkennungseinrichtung 102, die Zylindererken­ nungseinrichtung 103 und die Steuerzeitpunkt-Recheneinrich­ tung 104 eingegeben wird, wie in Fig. 1 zu sehen ist.

Daraufhin führt die Zylindererkennungseinrichtung 103 die Motorzylindererkennung auf der Basis nur der zweiten Signal­ serie SGC aus, so daß dadurch die Notsteuerung der Steuerpa­ rameter der Brennkraftmaschine möglich wird.

Konkreter ausgedrückt, es führt die Zylindererkennungsein­ richtung 103 eine Berechnung und einen Vergleich der Verhält­ nisse zwischen den H-Pegel-Dauern und den L-Pegel-Dauern der in der zweiten Signalserie SGC enthaltenen Impulse sequenti­ ell 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 Zusammenhang ist zu beachten, daß durch Vorgabe der Zeitpunkte, zu denen die einzelnen Impulse der zweiten Signalserie SGC abfallen, als Zündzeitpunkte für die einzel­ nen Zylinder die Steuerfähigkeit der Brennkraftmaschine we­ nigstens auf einem zur Motorsteuerung erforderlichen Minimum sichergestellt werden kann.

Es ist nunmehr ersichtlich, daß durch Vorsehen des ersten Signaldetektors 81, der die das Winkelpositionssignal und das Bezugspositionssignal enthaltende erste Signalserie POSR detektiert, in Zuordnung zu der Kurbelwelle 11 keine Phasen­ verschiebung infolge der Zwischenschaltung des Antriebsme­ chanismus, wie etwa des Riemenantriebs stattfindet. Somit können der Kurbelwinkel und die Bezugsposition ΘR mit hoher Präzision detektiert werden, was wiederum bedeutet, daß die Zündzeitpunkte sowie die Einspritzmengen mit hoher Zuverläs­ sigkeit steuerbar sind.

Aufgrund der gegenseitigen Phasenüberlappung zwischen den Impulsen des Zylindererkennungssignals und des Bezugspositi­ onssignals ist es ferner möglich, die Motorzylinder auf Gruppenbasis zu erkennen, indem bei jeder Erfassung der Be­ zugsposition ΘR auf den Signalpegel der zweiten Signalserie SGC Bezug genommen wird, so daß die Gruppe der Motorzylinder, die gleichzeitig steuerbar sind, sehr rasch und leicht erkannt werden kann. Somit können die Steuerung des Zünd­ zeitpunkts und die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung sehr rasch und ordnungsgemäß insbesondere zu Beginn des Motorbe­ triebs 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, können außerdem die Notfunktion zur Erkennung der Motorzylinder sowie zur Erkennung der Bezugsposition auf der Basis des Tastver­ hältnisse der in der zweiten Signalserie SGC enthaltenen Im­ pulse realisiert werden, und infolgedessen können die Zünd­ zeitpunktsteuerung sowie die Einspritzsteuerung fortgesetzt durch die Notsteuerung aufrechterhalten werden.

Ausführungsform 2

Im Fall der oben beschriebenen ersten Ausführungsform des Motorsteuersystems ist der in der zweiten Signalserie SGC enthaltene und einen spezifischen Motorzylinder erkennende Impuls so vorgegeben, daß er eine längere Impulsdauer als die Impulse für die übrigen Zylinder hat. Es kann aber ebenso gut eine Anordnung vorgesehen sein, bei der zusätzlich zu dem spezifischen Zylindererkennungs-Signalimpuls ein zusätzlicher Impuls in dessen Nähe innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs erzeugt wird.

Das Wellenformdiagramm von Fig. 5 zeigt den Betrieb dieser zweiten Ausführungsform des Motorsteuersystems, wobei ein zusätzlicher Impuls Ps angrenzend an den spezifischen Motor­ zylindererkennungs-Signalimpuls erzeugt wird.

Gemäß Fig. 5 kann der spezifische Motorzylinder durch Detek­ tieren des zusätzlichen Impulses Ps, der innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs nahe dem eigentlichen Motorzy­ lindererkennungs-Signalimpuls für den spezifischen Zylinder erzeugt wird, diskriminatorisch erkannt werden.

Solange dabei die erste Signalserie POSR und die zweite Si­ gnalserie SGC normal erzeugt werden, ist es möglich, den zu­ sätzlichen Impuls Ps innerhalb eines vorbestimmten Winkelbe­ reichs relativ zu dem eigentlichen Motorzylindererkennungs- Signalimpuls dadurch zu detektieren, daß die in der ersten Signalserie POSR enthaltenen Winkelpositions-Signalimpulse gezählt werden. Wenn dagegen die erste Signalserie POSR nicht erhalten werden kann, kann die Anwesenheit des zusätzlichen Impulses Ps innerhalb des vorbestimmten Winkelbereichs durch Vergleich der Tastverhältnisse der in der zweiten Signalserie SGC enthaltenen Impulse diskriminatorisch detektiert werden.

Ausführungsform 3

Bei der zweiten Ausführungsform des Motorsteuersystems wird der zusätzliche Impuls Ps relativ zu dem Impuls mit der län­ geren Impulsdauer PW1 erzeugt, der den spezifischen Motorzy­ linder bezeichnet. Dabei ist zu beachten, daß die Impulse für die einzelnen Motorzylinder die gleiche Impulsdauer haben können, wenn der zusätzliche Impuls zur Erkennung des spezifischen Motorzylinders vorgesehen ist.

Außerdem ist die Anzahl zusätzlicher Impulse Ps nicht auf einen Impuls beschränkt, sondern kann relativ beliebig ge­ wählt sein. Als Alternative kann als Zylindererkennungs-Si­ gnalimpuls für den Motorzylinder #4, der gleichzeitig mit dem spezifischen Motorzylinder (Zylinder #1) gesteuert werden kann, eine unterschiedliche Anzahl der zusätzlichen Impulse Ps, die von derjenigen für die spezifischen Motorzylinder (#1) verschieden ist, zur diskriminatorischen Zylindererken­ nung zusätzlich erzeugt werden.

Das Wellenformdiagramm von Fig. 6 zeigt den Betrieb der dritten Ausführungsform des Motorsteuersystems, wobei die zusätzlichen Impulse Ps erzeugt werden und die Impulsdauer der zweiten Signalserie SGC mit einem gleichen Wert vorgege­ ben ist.

Im vorliegenden Fall des Motorsteuersystems werden in der Nähe des Zylindererkennungs-Signalimpulses für den spezifi­ schen Motorzylinder #1 zwei zusätzliche Impulse Ps erzeugt, und in der Nähe des Zylindererkennungs-Signalimpulses für den Motorzylinder #4 wird ein zusätzlicher Impuls Ps zusätzlich erzeugt.

Dabei kann der Motorzylinder #4, der gemeinsam mit dem Mo­ torzylinder #1 die Zylindergruppe bildet, auf der Basis der Anzahl der zusätzlichen Impulse Ps sehr schnell erkannt wer­ den.

Auch wenn die erste Signalserie POSR nicht erhalten werden kann, ist es möglich, die einzelnen Motorzylinder dadurch zu erkennen, daß die Anzahl der zusätzlichen Impulse Ps durch die arithmetische Bestimmung der Tastverhältnisse der in der zweiten Signalserie SGC enthaltenen Impulse bestimmt wird.

Auf diese Weise ist es möglich, die gewünschte Notsteuerung fortgesetzt durchzuführen, indem als die Steuerzeitpunkte die Abfallzeitpunkte der Impulse oder Impulsgruppen (einschließ­ lich des zusätzlichen Impulses Ps) genutzt werden, die in der zweiten Signalserie SGC enthalten sind, wobei die genannten Abfallzeitpunkte für die einzelnen Motorzylinder jeweils mit­ einander koinzident sind.

Ausführungsform 4

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

Das Wellenformdiagramm von Fig. 7 zeigt den Betrieb der vierten Ausführungsform der Motorsteuervorrichtung, wobei ein Impuls PH, dessen Pegel sich von dem der übrigen Winkel­ positionssignalimpulse unterscheidet, erzeugt wird und die Position des Impulses PH, der den anderen (höheren) Pegel hat, der Bezugsposition ΘR 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 ohne Unterbrechungen oder zahnfreie Berei­ che 80 vorgesehen sein. Außerdem können anstelle der jewei­ ligen Vorsprünge 81a Permanentmagnete (nicht gezeigt) an Po­ sitionen vorgesehen sein, die den Bezugspositionen der ein­ zelnen Motorzylinder entsprechen (bei jedem Kurbelwinkel von 180° im Fall des Vierzylindermotors).

Durch Anbringen der Permanentmagnete an dem Außenumfangsrand der rotierenden Scheibe 12 in den Bezugswinkelpositionen, wie oben beschrieben ist, erscheint in der ersten Signalserie POSR ein großer Impuls PH bei jeder Bezugsposition ΘR, was ein einfaches Detektieren der Bezugsposition ΘR erlaubt.

Durch Nutzung des Impulses PH, dessen Pegel oder Amplitude sich von der der ersten Signalserie POSR unterscheidet, wie Fig. 7 zeigt, kann ferner die Detektierung der Bezugsposition ΘR sehr rasch erfolgen, weil es nicht mehr notwendig ist, auf die Beendigung des Intervalls T des L-Pegels zu warten (siehe die Fig. 4 bis 6).

Modifikationen

Zusätzlich zu den Merkmalen und Vorteilen der vorstehend be­ schriebenen Erfindung sind für den Fachmann zahlreiche Modi­ fikationen und Kombinationen ersichtlich.

Beispielsweise tritt bei den oben beschriebenen Ausführungs­ beispielen eine Überlappung der Phase des Zylindererken­ nungssignals für den spezifischen Motorzylinder und derjeni­ gen des Bezugspositionssignals auf, so daß die Zylindergruppe auf der Basis des Pegels des Zylindererkennungssignals an der Bezugsposition diskriminatorisch erkannt werden kann. Der gleiche Effekt kann aber erreicht werden, indem die Impuls­ dauer (z. B. PW1) des Zylindererkennungssignals für die spezi­ fische Zylindergruppe so vorgegeben wird, daß sie von den Zy­ lindererkennungssignalen für die andere Motorzylindergruppe verschieden ist, oder indem alternativ der zusätzliche Impuls Ps geeignet vorgesehen wird, so daß die interessierende Mo­ torzylindergruppe erkannt werden kann. In diesem Fall ist es nicht notwendig, die Phase des Zylindererkennungssignals mit der des Bezugspositionssignals in Überlappung zu bringen.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Erzeugen eines Steuersignals zur Steue­ rung des Betriebs einer Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch

• - einen ersten Signaldetektor (81) zum Erzeugen einer er­ sten Signalserie (POSR), die auf die Rotation einer Kurbelwelle (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 Drehzahlre­ duzierverhältnis von 1/2 relativ zu der Kurbelwelle (11) angetrieben wird; und
• - eine Steueranordnung (100), um wenigstens einen Parame­ ter für den Betrieb der Brennkraftmaschine auf der Ba­ sis von wenigstens einer von der ersten und der zweiten Signalserie 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 Winkelposi­ tion entsprechend einer Bezugsposition jedes der Motor­ zylinder erzeugt wird;
• - wobei die zweite Signalserie (SGC) ein Zylindererken­ nungssignal enthält und eine Impulsform des Zylinder­ erkennungssignals wenigstens für einen gegebenen Motor­ zylinder von den Impulsformen für die übrigen Motorzy­ linder verschieden ist und eine Impulsform des Zylin­ dererkennungssignals für eine Gruppe von Motorzylin­ dern, die gleichzeitig gesteuert werden können, von der Impulsform für die andere Motorzylindergruppe verschie­ den ist;
• - wobei die Steueranordnung (100) folgendes aufweist:
• a) eine Bezugspositionssignal-Detektiereinrichtung (101), um das Bezugspositionssignal auf der Basis der ersten Signalserie (POSR) zu detektieren;
• b) eine Zylindergruppe-Erkennungseinrichtung (102), um die Zylindergruppe zumindest auf der Basis der zweiten Signalserie (SGC) zu erkennen;
• c) eine Zylindererkennungseinrichtung (103), um jeden der Motorzylinder zumindest auf der Basis der zwei­ ten Signalserie (SGC) diskriminatorisch zu erken­ nen;
• d) eine Steuerzeitpunkt-Recheneinrichtung (104), um Steuerzeitpunkte zur Steuerung des Parameters bzw. der Parameter auf der Basis der Resultate der von der Zylindererkennungseinrichtung (103) durchge­ führten Zylindererkennung und der zweiten Signal­ serie (SGC) arithmetisch zu bestimmen; und
• e) eine Abnormalitäts-Entscheidungseinrichtung (105), um bei Erfassung eines Ausfalls in der ersten Si­ gnalserie (POSR) ein Abnormalitäts-Entscheidungs­ signal (E) zu erzeugen und an die Zylindererken­ nungseinrichtung (103) und die Steuerzeitpunkt- Recheneinrichtung (104) abzugeben.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß das Zylindererkennungssignal der zweiten Signal­ serie (SGC) zur Erkennung der gegebenen einen Zylinder­ gruppe durch Impulse gebildet ist, die eine Phase ha­ ben, die diejenige des Bezugspositionssignals über­ lappt,
• - wobei die Zylindergruppe-Erkennungseinrichtung (102) die Zylindergruppe 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 aus­ gebildet ist, daß sie die Steuerzeitpunkte für den bzw. die Parameter durch Zählen von Impulsen des Winkelposi­ tionssignals arithmetisch bestimmt.

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

• - daß das Bezugspositionssignal von einem Signal gebildet ist, das einem Niedrigpegelintervall der ersten Signal­ serie (POSR) entspricht, während dessen das Winkelposi­ tionssignal nicht kontinuierlich erzeugt wird, und
• - daß ein terminales Ende des Niedrigpegelintervalls so gewählt ist, daß es der Bezugsposition von jedem der Motorzylinder entspricht.

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

• - daß das Bezugspositionssignal aus Impulsen gebildet ist, die in das Winkelpositionssignal eingefügt sind und einen Signalpegel haben, der von demjenigen der Im­ pulse, die das Winkelpositionssignal bilden, verschie­ den ist.

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

• - daß das Zylindererkennungssignal einen Impuls zur Er­ kennung des gegebenen einen Zylinders enthält, wobei dieser Impuls eine Impulsdauer hat, die von derjenigen der übrigen Impulse zur Erkennung der übrigen Motorzy­ linder verschieden ist.

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

• - daß das Zylindererkennungssignal einen zusätzlichen Im­ puls (Ps) enthält, der innerhalb eines vorbestimmten Winkels relativ zu dem Zylindererkennungssignalimpuls 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 reali­ siert ist, daß sie ein Zeitintervall, in dem das Zy­ lindererkennungssignal erzeugt wird, auf der Basis ei­ nes Zählwerts des Winkelpositionssignals mißt, um so die einzelnen Motorzylinder auf der Basis der Meßresul­ tate diskriminatorisch zu erkennen.

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

• - daß die Zylindererkennungseinrichtung (103) so reali­ siert ist, daß sie die einzelnen Motorzylinder auf der Basis von Verhältnissen von Zeitintervallen, in denen die jeweiligen Zylindererkennungssignale erzeugt wer­ den, erkennt.