DE19620423A1 - Steuerung für eine Viertakt-Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerung oder Regelung für eine Viertakt-Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, nachstehend kurz gefaßt als Viertaktmotor bezeichnet, wobei die Steuerung oder Regelung so ausgelegt ist, daß sie den Brennstoffeinspritzzeitpunkt und den zum Zündzeitpunkt jedes Zylinders auf der Grundlage nur eines Positionssignals steuert, welches von einem Sensor empfangen wird, der auf einer Kurbelwelle angebracht ist, und betrifft insbesondere eine Steuerung oder Regelung für einen Viertaktmotor, welche es ermöglicht, eine äußerst genaue Bezugsposition jedes Zylinders zur Verfügung zu stellen, und welche eine Verringerung der Kosten erzielt.

Bei den meisten Viertaktmotoren für Kraftfahrzeuge und dergleichen finden vier Takte statt, nämlich die Takte für das Ansaugen, Verdichten, die Verbrennung, und das Ausstoßen einer Kraftstoff-Luftmischung. Für eine erfolgreiche Abfolge aufeinanderfolgender vier Takte ist es erforderlich, den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und den Zündzeitpunkt optimal entsprechend den Betriebsbedingungen zu steuern bzw. zu regeln.

Die Drehwelle, welche die Bezugsposition jedes Zylinders anzeigt, ist daher mit einer Signalerzeugungsvorrichtung versehen, die einen Sensor aufweist. Weiterhin wird ein Mikroprozessor eingesetzt, der die Bezugsposition des Kurbelwinkels für jeden Zylinder entsprechend dem Bezugspositionssignal erfaßt, und den Steuerzeitpunkt für die Zündung und dergleichen berechnet, um eine Zeitpunktsteuerung in Bezug auf die Bezugsposition durchzuführen.

Fig. 10 ist ein Blockschaltbild, welches eine konventionelle Steuerung für einen Viertaktmotor zeigt; Fig. 11 ist eine Perspektivansicht, welche eine bestimmte Ausbildung einer Bezugspositions-Signalerzeugungsvorrichtung und einer Zylinderidentifizierungs-Signalerzeugungsvorrichtung zeigt, die in Fig. 10 dargestellt sind; und Fig. 12 ist ein Zeitablaufdiagramm, welches die Signal formen des Bezugspositionssignalimpulses und des Zylinderidentifizierungssignalimpulses zeigt, die bei Fig. 10 auftreten, und zeigt ein Beispiel, bei welchem ein Viertaktmotor mit fünf Zylindern verwendet wird. In Fig. 10 erzeugt eine Bezugspositions-Signal­ erzeugungsvorrichtung 1 ein Bezugspositionssignal To, welches einer Kurbelwinkelbezugsposition für jeden Zylinder synchron zur Umdrehung des Motors entspricht. Eine Zylinderidentifizierungs-Signalerzeugungsvorrichtung 2 erzeugt einen Zylinderidentifizierungssignalimpuls Tc zum Identifizieren eines bestimmten Zylinders (Zylinder #1) synchron zur Umdrehung des Motors.

Die Bezugspositions-Signalerzeugungsvorrichtung 1 und die Zylinderidentifizierungs-Signalerzeugungsvorrichtung 2 werden beispielsweise durch Kurbelwellen oder Drehschlitze gebildet, die in Nockenwellen vorgesehen sind, und Photokoppler, welche den Drehschlitzen gegenüberliegen, wie nachstehend noch genauer erläutert wird.

Eine Steuervorrichtung 3, die im wesentlichen aus einem Mikroprozessor besteht, erkennt die Bezugsposition jedes Zylinders entsprechend dem Bezugspositionssignal To und dem Zylinderidentifizierungssignalimpuls Tc, berechnet den zum Zündzeitpunkt und dergleichen entsprechend verschiedener Betriebszustände, und gibt ein Steuer- oder Regelsignal Q aus, also ein Signal zum Ausschalten des Stroms, der einer Zündspule zugeführt wird, angepaßt an den Zündzeitpunkt. Die Steuervorrichtung 3 ist mit einer Zylinderidentifizierungseinheit 31 zur Erzeugung eines Zylinderidentifizierungssignals F entsprechend dem Bezugspositionssignal To und dem Zylinderidentifizierungssignalimpuls Tc versehen, und mit einem Zeitpunktsteuerabschnitt 32 zur Erzeugung des Steuersignals Q (Zündzeitpunkt und dergleichen) jedes Zylinders auf der Grundlage des Bezugspositionssignals To, des Zylinderidentifizierungssignals F, und der Betriebsbedingungen.

In Fig. 11 sind die Bezugspositions-Signal­ erzeugungsvorrichtung 1 und die Zylinderidentifizierungs-Signalerzeugungsvorrichtung 2 mit folgenden Bauteilen versehen: einer Drehsignalscheibe 11, die einstückig mit einer Nockenwelle 10 vorgesehen ist, die sich synchron mit dem Motor dreht; mehreren Schlitzen 11 und 13, die konzentrisch in der Drehrichtung der Signalscheibe 11 angeordnet sind; lichtemittierenden Vorrichtungen 15 und 17, die so angeordnet sind, daß sie den Schlitzen 12 und 13 gegenüberliegen; und mit Photoempfängern 16 und 18, die so angeordnet sind, daß sie über die Schlitze 12 und 13 den lichtemittierenden Vorrichtungen 15 und 17 gegenüberliegen.

Die Nockenwelle 10 und die Signalscheibe 11 drehen sich einmal, während eine nicht dargestellte Kurbelwelle sich zweimal dreht. Von den Schlitzen 12 und 13 in der Signalscheibe 11 sind die äußeren Schlitze 11 dem Bezugspositionssignal To jedes Zylinders zugeordnet, und ist der innere Schlitz 13 dem Zylinderidentifizierungssignalimpuls Tc eines bestimmten Zylinders zugeordnet.

Die lichtemittierende Vorrichtung 15 und der Photoempfänger 16 bilden einen Photokoppler, der so ausgebildet ist, daß er den Schlitzen 12 gegenüberliegt, die dem Bezugspositionssignal To zugeordnet sind. Die lichtemittierende Vorrichtung 17 und der Photoempfänger 18 bilden einen Photokoppler, der so angeordnet ist, daß er dem Schlitz 13 gegenüberliegt, der dem Zylinderidentifizierungssignalimpuls Tc zugeordnet ist.

In Fig. 12 besteht das Bezugspositionssignal aus einer Impulssignalform, welche bei einem Kurbelwinkel in einer ersten Position ansteigt, nämlich bei B65 Grad, also 65 Grad vor dem oberen Totpunkt (TDC), jeweiliger Zylinder (#1 bis #5), und bei einem Kurbelwinkel in einer zweiten Bezugsposition abfällt, nämlich B5 Grad. Die erste Bezugsposition, B65 Grad, gibt die Basisbezugsposition auf der Seite der maximalen Voreilung an, und die zweite Bezugsposition, B5 Grad, gibt die ursprüngliche Bezugsposition an.

Auf der Grundlage des Kurbelwinkels entspricht bei dem Bezugspositionssignal To der vollständige Zyklus der fünf Zylinder einem Winkel von 720 Grad; der Impulszyklus für jeden Zylinder ist gleich 144 Grad, und die Impulsbreite von der (ersten) Basisbezugsposition, B65 Grad, bis zur (zweiten) anfänglichen Bezugsposition, B5 Grad, für jeden Zylinder ist gleich 60 Grad. Daher ist die Impulsbreite von der ursprünglichen Bezugsposition, B5 Grad, eines Zylinders bis zu der Basisbezugsposition, B65 Grad, des nächsten Zylinders gleich 84 Grad.

Der Zylinderidentifizierungssignalimpuls Tc eines bestimmten Zylinders, im vorliegenden Fall des Zylinders #1, weist eine Signalform auf, deren Phase sich von jener des Bezugspositionssignals To unterscheidet, so daß der Signalpegel in Bezug auf die Bezugspositionen, B65 Grad und B5 Grad, sich von jenen-anderer Zylinder unterscheidet. Beispielsweise wird, wie in Fig. 12 gezeigt, der jeweilige Zylinder, in diesem Fall der Zylinder #1, durch den Signalpegel des Zylinderidentifizierungssignalimpulses Tc identifiziert, der in der ersten Bezugsposition, B65 Grad, den Wert "1" anzeigt, und in der zweiten Bezugsposition, 35 Grad, den Wert "1" anzeigt.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 11 und 12 der Betriebsablauf der konventionellen Steuerung für den Viertaktmotor beschrieben.

Wenn der Motor läuft, erzeugen die Bezugspositions-Signal­ erzeugungsvorrichtung 1 und die Zylinderidentifizierungs-Signalerzeugungsvorrichtung 2 jeweils das Bezugspositionssignal To bzw. den Zylinderidentifizierungssignalimpuls Tc, die in Fig. 12 gezeigt sind. Das Bezugspositionssignal To wird der Zylinderidentifizierungseinheit 31 und dem Zeitpunktsteuerabschnitt 32 zugeführt, der in der Steuervorrichtung 3 vorgesehen ist; und der Zylinderidentifizierungssignalimpuls Tc wird der Zylinderidentifizierungseinheit 31 zugeführt.

Die Zylinderidentifizierungseinheit 31 identifiziert jeden Zylinder entsprechend dem Bezugspositionssignal To und den Zylinderidentifizierungssignalimpuls Tc und gibt das Zylinderidentifizierungssignal F aus. Der Zeitsteuerabschnitt 32 identifiziert den zu steuernden Zylinder entsprechend dem Bezugspositionssignal To und dem Zylinderidentifizierungssignal F und gibt das Steuersignal Q aus, welches beispielsweise dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und dem Zündzeitpunkt entspricht. Wenn der Zündzeitpunkt auf der voreilenden Seite liegt, dann wird die Zeitgebersteuerung auf der Grundlage der ersten Bezugsposition durchgeführt, also B65 Grad; wenn der Zündzeitpunkt auf der verzögerten Seite liegt, dann wird die Zeitpunktsteuerung auf der Grundlage der zweiten Bezugsposition durchgeführt, nämlich B5 Grad.

Die Bezugspositions-Signalerzeugungsvorrichtung 1, ist allerdings auf der Nockenwelle 10 zusammen mit der Zylinderidentifizierungs-Signalerzeugungsvorrichtung angebracht, wobei die Nockenwelle eine mechanisch mit der Kurbelwelle verriegelte Welle darstellt. Die Kurbelwinkel, die von den jeweiligen Bezugspositionen angezeigt werden, also B65 Grad und B5 Grad, die von den Schlitzen 12 in der Signalscheibe 11 erhalten werden, welche koaxial zur Nockenwelle 10 angebracht ist, enthalten die Fehler der Übertragung von der Kurbelwelle; daher sind keine exakten Bezugspositionen für den Zeitpunktsteuerabschnitt 32 zum Steuern bzw. Regeln des Motors verfügbar.

Darüber hinaus muß das Bezugspositionssignal To äußerst exakt sein, da es nicht nur zum Steuern des voranstehend beschriebenen Zündzeitpunkts verwendet wird, sondern auch zur Erfassung einer Änderung der Umdrehungen entsprechend dem Zyklusverhältnis der jeweiligen Bezugspositionen, und zur Erfassung einer Fehlzündung entsprechend einer Änderung der Umdrehungen.

Bekanntlich sollte die Bezugspositions-Signal­ erzeugungsvorrichtung 1 auf der Kurbelwelle angebracht sein, um eine hohe Genauigkeit für die jeweiligen Bezugspositionen zu erzielen, nämlich B65 Grad und B5 Grad. Wenn allerdings eine ungerade Anzahl zu steuernder Zylinder vorhanden ist, kann keine ungerade Zahl an Impulssignalen entsprechend den jeweiligen Zylindern ausgegeben werden, während sich der Motor zweimal dreht. Dies führt dazu, daß die Positionen während einer Umdrehung der Kurbelwelle nicht den jeweiligen Zylindern zugeordnet werden können, was es unmöglich macht, ein vernünftiges Bezugspositionssignal To zu erzeugen.

Eine typische, bekannte, konventionelle Anordnung der Steuerung für einen Motor, der durch eine ungeradzahlige Anzahl an Zylindern angetrieben wird, umfaßt die Kurbelwelle, die mit der Bezugspositions-Signalerzeugungsvorrichtung 1 versehen ist. Allerdings ist es unmöglich, ein erhaltenes Bezugspositionssignal To dem richtigen Zylinder zuzuordnen, einfach dadurch, daß bei der Kurbelwelle die Bezugspositions-Signal­ erzeugungsvorrichtung 1 vorgesehen wird. Aus diesem Grund ist die Zylinderidentifizierungs-Signal­ erzeugungsvorrichtung 2 ebenfalls auf der Nockenwelle 10 angeordnet, und wird die Zeitsteuerung durch Verwendung zweier Arten von Signalen verwirklicht, nämlich des Bezugspositionssignals To und des Zylinderidentifizierungssignalimpulses Tc.

Um dies zu verbessern, wurde eine Zylinderidentifizierungsvorrichtung vorgeschlagen, welche eine einzige Signalsequenz verwendet, beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 7-58058. Bei dieser Vorrichtung ist die Signalform, die in Bezug auf die Nockenwelle 10 erhalten wird, so ausgelegt, daß sie sowohl eine Bezugspositionserfassung als auch eine Zylinderidentifizierung ermöglicht; allerdings ist die Bezugspositions-Signalerzeugungsvorrichtung 1 nicht direkt auf der Kurbelwelle angebracht. Daher weist jede Bezugsposition unvermeidlich den voranstehend geschilderten Übertragungsfehler auf, was eine Steuerung auf der Grundlage exakter Bezugspositionen verhindert.

Bei der konventionellen Steuerung für einen Viertaktmotor besteht daher in der Hinsicht eine Schwierigkeit, daß eine Steuerung auf der Grundlage exakter Bezugspositionen nicht erzielt werden kann, insbesondere dann, wenn der Motor eine ungerade Anzahl an Zylindern aufweist, da die Bezugspositions-Signalerzeugungsvorrichtung 1 auf der Nockenwelle 10 angebracht ist, und die jeweiligen Bezugspositionen, B65 Grad und B5 Grad, die aus dem Bezugspositionssignal To erhalten werden, unvermeidlich den Übertragungsfehler von der Kurbelwelle enthalten.

Es ist noch eine weitere Schwierigkeit vorhanden: selbst wenn die Bezugspositions-Signalerzeugungsvorrichtung 1 auf der Kurbelwelle im Falle einer geraden Anzahl an Zylindern vorgesehen ist, muß die Zylinderidentifizierungs-Signal­ erzeugungsvorrichtung 2 zusätzlich auf der Nockenwelle 10 vorgesehen sein, und müssen zwei Signalsequenzen dazu verwendet werden, die Zeitpunktsteuerung durchzuführen, was zu höheren Kosten führt.

Es gibt noch ein weiteres Problem: selbst bei der Vorrichtung, bei welcher die Impulssignalform, die von der Signalerzeugungsvorrichtung empfangen wird, so ausgelegt ist, daß sowohl die Erfassung von Bezugspositionen als auch die Identifizierung der Zylinder nur durch eine Signalsequenz erzielt werden kann, enthalten die Bezugspositionen unvermeidlich Übertragungsfehler, da die Signalerzeugungsvorrichtung nicht direkt auf der Kurbelwelle angebracht ist, was eine Steuerung auf der Grundlage exakter Bezugspositionen verhindert.

Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der voranstehend geschilderten Schwierigkeiten entwickelt, und es stellt daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung dar, eine Steuerung für einen Vierzylindermotor zur Verfügung zu stellen, bei welcher geringere Kosten für die gesamte Vorrichtung erzielt werden, und auch eine Steuerung auf der Grundlage sehr exakter Bezugspositionen selbst in dem Fall eines Vierzylindermotors erzielt wird, der eine ungerade Anzahl an Zylindern aufweist, durch direktes Anbringen einer Positionssignalerzeugungsvorrichtung, die aus einem einzigen Sensor besteht, auf einer Kurbelwelle, und durch Verwendung von Positionssignalimpulsen, welche Bezugspositionssignal- und Zylinderidentifizierungssignal-Impulse einer einzigen Signalsequenz erzeugen, die den Kurbelwinkeln zugeordnet ist, unabhängig davon, ob die Anzahl an Zylindern gerade oder ungerade ist.

Gemäß einer Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird eine Steuerung für einen Viertaktmotor mit einer ungeraden Anzahl an Zylindern zur Verfügung gestellt, welche aufweist: eine Positionssignalerzeugungsvorrichtung, die auf einer Kurbelwelle des Motors angeordnet ist, um ein Positionssignal synchron zur Drehung der Kurbelwelle zu erzeugen, wobei das Positionssignal einen Bezugspositionssignalimpuls enthält, der in mehreren Impulsen während jeder Umdrehung der Kurbelwelle erzeugt wird, und einen Zylinderidentifizierungssignalimpuls, der für einen bestimmten Zylinder erzeugt wird, wobei die Anzahl an Bezugspositionssignalimpulsen, die während jeder Kurbelwellenumdrehung erzeugt werden, ein Vielfaches von N (N ist eine natürliche Zahl) der Anzahl an Zylindern ist; einen Bezugspositionssignalerzeugungsabschnitt zum Identifizieren einer Bezugsposition für jeden Zylinder aus dem Positionssignalimpuls, und zur Erzeugung des Bezugspositionssignals; einen Zylinderidentifizierungsabschnitt zum Identifizieren der jeweiligen Zylinder aus dem Positionssignalimpuls, und zur Erzeugung eines Zylinderidentifizierungssignals; und einen Zeitpunktsteuerabschnitt zur Erzeugung eines Steuersignals für jeden Zylinder entsprechend dem Bezugspositionssignal und dem Zylinderidentifizierungssignal.

Gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird eine Steuerung für einen Viertaktmotor mit einer geraden Anzahl an Zylindern zur Verfügung gestellt, welche aufweist: eine Positionssignalerzeugungsvorrichtung, die auf einer Kurbelwelle des Motors angebracht ist, zur Erzeugung eines Positionssignals synchron zur Drehung der Kurbelwelle, wobei das Positionssignal einen Bezugspositionssignalimpuls aufweist, der in mehreren Impulsen während jeder Umdrehung der Kurbelwelle erzeugt wird, und einen Zylinderidentifizierungssignalimpuls, der für einen bestimmten Zylinder erzeugt wird, wobei die Anzahl an Bezugspositionssignalimpulsen, die während jeder Kurbelwellenumdrehung erzeugt wird, ein Vielfaches vom N/2 (N ist eine natürliche Zahl) der Anzahl an Zylindern ist; einen Bezugspositionssignalerzeugungsabschnitt zum Identifizieren der Bezugsposition jedes Zylinders aus dem Positionssignalimpuls, und zur Erzeugung des Bezugspositionssignals; einen Zylinderidentifizierungsabschnitt zum Identifizieren jedes Zylinders aus dem Positionssignalimpuls und zur Erzeugung eines Zylinderidentifizierungssignals; und einen Zeitpunktsteuerabschnitt zur Erzeugung eines Steuersignals für jeden Zylinder entsprechend dem Bezugspositionssignal und dem Zylinderidentifizierungssignal.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung so ausgebildet, daß das Steuersignal den Zündzeitpunkt oder den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt für jeden der Zylinder bei jedem der Bezugspositionssignale steuert, die in einer Anzahl an Impulsen vorhanden sind, welche ein N-faches der Anzahl an Zylindern während einer Umdrehung der Kurbelwelle ist.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung so ausgelegt, daß das Steuersignal den Zündzeitpunkt oder den Brennstoffeinspritzzeitpunkt für jeden der Zylinder bei jedem der Bezugspositionssignale steuert, die in einer Anzahl an Impulsen vorhanden sind, welche ein Vielfaches von N/2, der Anzahl an Zylindern während einer Umdrehung der Kurbelwelle ist.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung weiterhin auf: eine Teilungsvorrichtung zum Halbieren des Bezugspositionssignals zur Erzeugung geteilter Bezugspositionssignale; und eine Zylinderidentifizierungsvorrichtung zum Steuern des Zündzeitpunkts oder des Brennstoffeinspritzzeitpunkts für einen der ungeradzahligen Anzahl an Zylindern einmal pro jede zwei Umdrehungen der Kurbelwelle entsprechend dem geteilten Bezugspositionssignal, zur Überprüfung, ob der Verbrennungszustand des gesteuerten Zylinders eine Fehlzündung anzeigt oder nicht, entsprechend einer Änderung der Umdrehungsgeschwindigkeit der Kurbelwelle, und zum Identifizieren eines wahren Bezugspositionssignals für einen Verdichtungshub jedes Zylinders entsprechend dem Ergebnis der Überprüfung des Verbrennungszustandes.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung weiterhin auf: eine Zylinderidentifizierungsvorrichtung zum Steuern des Zündzeitpunkts oder des Brennstoffeinspritzzeitpunkts eines der geraden Anzahl an Zylindern einmal pro zwei Umdrehungen der Kurbelwelle entsprechend dem Bezugspositionssignal, zur Überprüfung, ob der Verbrennungszustand des gesteuerten Zylinders eine Fehlzündung ist oder nicht, entsprechend einer Änderung der Umdrehungsgeschwindigkeit der Kurbelwelle, und zum Identifizieren eines wahren Bezugspositionssignals für einen Verdichtungshub jedes Zylinders entsprechend dem Ergebnis der Überprüfung des Verbrennungszustands.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Funktionsschemas einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Perspektivansicht einer bestimmten Ausbildung einer in Fig. 1 gezeigten Positionssignalerzeugungsvorrichtung;

Fig. 3 ein Zeitablaufdiagramm, welches die Impulssignalformen jeweiliger Signale für die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung und der Zündzeitpunkte zeigt, die bei der ersten Ausführungsform durchgeführt wird;

Fig. 4 ein Flußdiagramm, welches den Zylinderidentifizierungsvorgang zeigt, der bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgenommen wird;

Fig. 5 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung des Zündzeitpunktsteuervorgangs, der von der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird;

Fig. 6 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung eines weiteren Brennstoffeinspritzsteuervorgangs, der von der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgenommen wird;

Fig. 7 eine Perspektivansicht des Aufbaus einer Bezugspositions-Signalerzeugungsvorrichtung und einer Zylinderidentifizierungs-Signal­ erzeugungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 ein Zeitablaufdiagramm, welches die Steuerung des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts und des Zündzeitpunkts zeigt, die bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgenommen wird;

Fig. 9 ein Zeitablaufdiagramm, welches die Steuerung des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts und des Zündzeitpunkts zeigt, die bei einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgenommen wird;

Fig. 10 ein Blockschaltbild des schematischen Aufbaus einer konventionellen Steuerung für einen Viertaktmotor;

Fig. 11 eine Perspektivansicht einer bestimmten Ausbildung einer Bezugspositions-Signal­ erzeugungsvorrichtung und einer Zylinderidentifizierungs-Signal­ erzeugungsvorrichtung; und

Fig. 12 ein Zeitablaufdiagramm, welches ein Bezugspositionssignal und ein Zylinderidentifizierungssignal zeigt, die von der konventionellen Steuerung für den Viertaktmotor erzeugt werden.

ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM

Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, welches die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; Fig. 2 ist eine Perspektivansicht, welche den genauen Aufbau einer in Fig. 1 gezeigten Positionssignalerzeugungsvorrichtung 1A zeigt; Fig. 3 ist ein Zeitablaufdiagramm, welches die Signalformen des Positionssignalimpulses und jeweiliger Signale zeigt, die in Fig. 1 dargestellt sind; und Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, welches den Betrieb des in Fig. 1 gezeigten Zylinderidentifizierungsabschnitts erläutert. Die erste Ausführungsform betrifft einen Fall, in welchem ein Viertaktmotor mit einer ungeraden Anzahl an Zylindern vorhanden ist, nämlich mit drei Zylindern.

In Fig. 1 entsprechen die Positionssignalerzeugungsvorrichtung 1A, eine Steuervorrichtung 3A, ein Zylinderidentifizierungsabschnitt 31A, und ein Bezugspositionssignal T2 jeweils der Bezugspositions-Signalerzeugungsvorrichtung 1, der Steuervorrichtung 3, dem Zylinderidentifizierungsabschnitt 31 bzw. dem Bezugspositionssignal To, die voranstehend geschildert wurden und in Fig. 10 gezeigt sind. Der Zeitpunktsteuerabschnitt 32, das Zylinderidentifizierungssignal F und das Steuersignal Q sind ebenso wie voranstehend geschildert.

Die Positionssignalerzeugungsvorrichtung 1A erzeugt insgesamt vier Positionssignalimpulse T1, die aus den Impulsen bestehen, die in einer Anzahl vorhanden sind, welche ein Vielfaches von N (N = 1) der Anzahl an Zylindern synchron zur Umdrehung der Kurbelwelle vorhanden sind, sowie aus einem Impuls zum Identifizieren des Zylinders.

Die Steuervorrichtung 3A ist mit einem Bezugspositionssignalerzeugungsabschnitt 33 versehen, der das Bezugspositionssignal T2 entsprechend dem Positionssignalimpuls T1 erzeugt, mit- dem Zylinderidentifizierungsabschnitt 31A, der das Zylinderidentifizierungssignal F entsprechend dem Positionssignalimpuls T1 erzeugt, und mit dem Zeitpunktsteuerabschnitt 32, der das Steuersignal Q für jeden Zylinder entsprechend dem Bezugspositionssignal T2 und dem Zylinderidentifizierungssignal F erzeugt.

Der Zylinderidentifizierungsabschnitt 31A identifiziert einen Positionssignalimpuls, der einem bestimmten Zylinder zugeordnet ist, entsprechend den Intervallen zwischen den jeweiligen Impulsen des Positionssignalimpulses T1, und erzeugt das Zylinderidentifizierungssignal F. Der Bezugspositionssignalerzeugungsabschnitt 33 erzeugt das Bezugspositionssignal T2, welches aus einer Impulskette mit konstanten Intervallen besteht, durch Herausnehmen nur der Impulssignale von Impulsketten mit konstantem Intervall entsprechend den Intervallen zwischen den zugehörigen Impulsen des Positionssignalimpulses T1.

In Fig. 2 ist eine Kurbelwelle 19, die direkt mit dem Motor verbunden ist, mit der Nockenwelle 10 (sh. Fig. 11) über ein mechanisches Getriebe verbunden, beispielsweise einen Synchronriemen, und dreht sich zweimal, während sich die Nockenwelle 10 einmal dreht. Die einzelne Positionssignalerzeugungsvorrichtung 1A ist einstückig auf der Kurbelwelle 19 angebracht.

Die Positionssignalerzeugungsvorrichtung 1A wird durch eine Signalscheibe 21 gebildet, die sich zusammen mit der Kurbelwelle 19 einstückig dreht, durch mehrere (in einer Anzahl entsprechend der Anzahl an Zylindern) Vorsprünge 21a, die in gleichen Abständen entlang dem Außenumfang der Signalscheibe 21 vorgesehen sind, einen einzigen Vorsprung 21b, der auf dem Außenumfang der Signalscheibe 21 vorgesehen ist, so daß er einem bestimmten Zylinder zugeordnet ist, und einen Sensor 22, der aus Photosensoren des Reflexionstyps oder dergleichen besteht, welche so angeordnet sind, daß sie den Vorsprüngen 21a und 21b gegenüberliegen. Der Sensor 22 kann durch die in Fig. 11 gezeigten Schlitze und Photokoppler gebildet werden.

Der Sensor 22 erzeugt den Positionssignalimpuls T1 jedesmal dann, wenn er den Vorsprüngen 21a und 21b gegenüberliegt, während sich die Signalscheibe 21 dreht. Die Vorsprünge 21a, die in gleichen Abständen angeordnet sind, entsprechen den Bezugspositiossignalen T2 (Impulse mit konstantem Intervall) für die Zylinder #1 bis #3; der einzelne Vorsprung 21b entspricht dem Zylinderidentifizierungssignal F.

Fig. 3 zeigt die Signalformen des Positionssignalimpulses T1, des Bezugspositionssignals T2, und des Zylinderidentifizierungssignals F, sowie die Steuerzeitpunkte für die Brennstoffeinspritzung und die Zündung für jeden Zylinder, die durch die Signale T1, T2 und F gesteuert werden. In Fig. 3 bezeichnen die schraffierten Teile die Brennstoffeinspritzzeitpunkte der Zylinder #1 bis #3, der gebogene Pfeil bezeichnet die Zündzeitpunkte der Zylinder #1 bis #3.

In Fig. 3 weist jeder Positionssignalimpuls T2 eine Impulsbreite t und einen Impulszyklus T auf. Der Impulsanstiegszeitpunkt, also die erste Bezugsposition, welche dem Programmblockssignal T2 entspricht, ist auf B75 Grad eingestellt, und der Abfallzeitpunkt, also die zweite Bezugsposition, ist auf B5 Grad eingestellt. Weiterhin ist der Anstiegszeitpunkt des Impulses entsprechend dem Zylinderidentifizierungssignal F auf B150 Grad eingestellt, und der Abfallzeitpunkt auf B115 Grad. Der Impulszyklus T zwischen den ersten Bezugspositionen entspricht jedem der Abschnitte A1, A2, B und C.

Der Betriebsablauf der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß Fig. 1 und Fig. 2 wird nachstehend unter Bezugnahme auf das Zeitablaufdiagramm von Fig. 3 beschrieben.

Bei dieser Ausführungsform erzeugt die Steuervorrichtung 3A das Zylinderidentifizierungssignal F und das Bezugspositionssignal T2 entsprechend nur dem Positionssignalimpuls T1, der wie voranstehend erwähnt mit der Drehung der Kurbelwelle 19 synchronisiert ist. Der Zeitpunktsteuerabschnitt 32 gibt das Steuersignal Q entsprechend dem Zylinderidentifizierungssignal F und dem Bezugspositionssignal T2 aus.

Wenn sich der Motor einmal dreht, drehen sich zuerst die Kurbelwelle 19 und die Signalscheibe 21 einmal, und die jeweiligen Vorsprünge 21a und 21b auf der Signalscheibe 21 liegen nacheinander dem Sensor 22 gegenüber, synchron zur Drehung des Motors. Dies führt dazu, daß der von dem Sensor 22 erhaltene Positionssignalimpuls T1 in die Impulssignalform umgeformt wird, welche in Fig. 3 gezeigt ist, und der Steuervorrichtung 3A zugeführt wird.

Zu diesem Zeitpunkt wird der Positionssignalimpuls T1 auf der Grundlage der Umdrehung der Kurbelwelle 19 erhalten, die direkt mit dem Motor verbunden ist; daher weist die Bezugsposition, die von dem Bezugspositionssignal T2 angezeigt wird, keine Übertragungsfehler auf. Dies ermöglicht es den Bezugspositionserzeugungsabschnitt 33 in der Steuerung 3A, ein exaktes Bezugspositionssignal T2 zu erzeugen.

Der Zylinderidentifizierungsabschnitt 31A erzeugt das Zylinderidentifizierungssignal F auf der Grundlage des Positionssignalimpulses T1 entsprechend dem in Fig. 4 gezeigten Bearbeitungsablauf.

Der spezifische Betriebsablauf des Zylinderidentifizierungsabschnitts 31A wird nachstehend im Zusammenhang mit dem in Fig. 4 gezeigten Flußdiagramm beschrieben.

Im Schritt S1 berechnet das System die Impulsbreite t des Positionssignalimpulses T1 und den Impulszyklus T zwischen den ersten Bezugspositionen, durch Messung der Zeit.

Im Schritt S2 berechnet das System ein Impulszeitverhältnis t/T der Impulsbreite t zum Impulszyklus T in den jeweiligen Abschnitten, nämlich A1, A2, B und C. Wenn es keine Änderung der Umdrehungen des Motors gibt, und die Motordrehzahl konstant bleibt, dann beträgt der Wert des Impulszeitverhältnisses t/T 70/180 (etwa 0,389) für die Abschnitte A1 und A2, 70/105 (annähernd 0,667) für den Abschnitt B, und 35/75 (annähernd 0,467) für den Abschnitt c.

Als nächstes wird im Schritt S3 die Zeitdifferenz {(t/T)n-(t/T)n_-1} zwischen dem momentanen Wert (t/T) und dem vorherigen Wert (t/T)n_-1 durch den vorherigen Wert (t/T)n_-1 dividiert, um so den nachstehend angegebenen Zeitdifferenzquotientenwert α zu erhalten:

α = {(t/T)n-(t/T)n_-1}/(t/T)n_-1

Wenn es keine Änderung der Umdrehungen des Motors gibt, und die Motordrehzahl konstant bleibt, dann beträgt der Zeitdifferenzquotientenwert α (0,389-0,467)/0,467 (annähernd -0,167) für den Abschnitt A1, 0 für den Abschnitt A2, und (0,667-0,389)/0,389 (0,715) für den Abschnitt B, und (0,467-0,667)/0,667 (annähernd -0,3) für den Abschnitt C.

Im Schritt S4 wird der Zeitdifferenzquotionenwert α mit einem vorbestimmten Wert β verglichen, beispielsweise annähernd 0,2, um zu bestimmen, ob α β ist. Wenn festgestellt wird, daß α β ist, also bei einer Antwort JA, dann handelt es sich bei dem Abschnitt offensichtlich um B (α annähernd 0,715); daraus wird ersichtlich, daß der nächste Positionssignalimpuls T1, der dem Abschnitt C entspricht, der Zylinderidentifizierungssignalimpuls ist, welcher einem bestimmten Zylinder entspricht, nämlich dem Zylinder #1.

Daher geht das System zum Schritt S5 über, in welchem es den Wert in dem Zylinderidentifizierungsregister R löscht, so daß er Null beträgt. Wenn daher der Zylinderidentifizierungssignalimpuls erfaßt wird, der einem bestimmten Zylinder entspricht, so führt das System eine Maskierung des Zylinderidentifizierungssignalimpulses im Schritt S7 durch, um es zu ermöglichen, eine Signalform nur des Bezugspositionssignals T2 zu erzeugen, wobei der Zylinderidentifizierungssignalimpuls übersprungen wird, und dann erfolgt ein Rücksprung.

Wenn andererseits im Schritt S4 festgestellt wird, daß α < β ist, also NEIN, dann ist der Abschnitt offensichtlich A1 (α annähernd gleich -0,167), A2 (α = 0), oder C (α ungefähr gleich -0,3); daraus ersieht man, daß der nächste Positionssignalimpuls T1, der den Abschnitten A1, A2 und B entspricht, das Bezugspositionssignal T2 entsprechend den Zylindern ist, nämlich den Zylindern #1 bis #3. Daher geht das System zum Schritt S6 über, in welchem es den Wert des Zylinderidentifizierungsregisters R inkrementiert (schrittweise erhöht), bevor ein Rücksprung erfolgt.

Daher wird der Wert des Zylinderidentifizierungsregisters R in Reaktion auf den Zylinderidentifizierungssignalimpuls zurückgesetzt, entsprechend einem bestimmten Zylinder, nämlich Zylinder #1, und wird inkrementiert (schrittweise erhöht) in Reaktion auf das Bezugspositionssignal T2 entsprechend den Zylindern #1 bis #3.

Daher zeigt der Wert des Zylinderidentifizierungsregisters R an, zu welcher Nummer eines Zylinders, nämlich Zylinder #1, das Bezugspositionssignal T2 gehört, und daher dient es als das Zylinderidentifizierungssignal F. Nachdem der Zylinder durch das Zylinderidentifizierungssignal F (Register R) identifiziert wurde, steuert der Zeitpunktsteuerabschnitt 32 die Brennstoffeinspritzung (siehe die schraffierten Teile in Fig. 3) und die Zündung (siehe die gebogenen Pfeile in Fig. 3), durch Ausführung der Zeitpunktsteuerung auf der Grundlage des Bezugspositionssignals T2.

Die Brennstoffeinspritzsteuerung und die Zündsteuerung werden nachstehend im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeitablaufdiagramme der Fig. 3 und 5 beschrieben. Die Kraftstoffeinspritzung und die Zündung werden durch einen allgemein bekannten Mikroprozessor, der nicht dargestellt ist, gesteuert, wie er beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 7-58058 beschrieben ist.

Die Zündungssteuerung wird dadurch durchgeführt, daß zuerst die Zufuhr elektrischen Stroms zu einer (nicht gezeigten) Zündspule durch ein Zündsignal abgeschaltet wird, das entsprechend dem in Fig. 5 gezeigten Bezugspositionssignal T2 erzeugt wird. Genauer gesagt wird ein nächster Wert TF des Impulszyklus des Bezugsimpulssignals T1 aus dem vorherigen Wert Tn_-1 bestimmt, und aus dem Momentantwert Tn, um eine Steuerzeit τ1 von einem Bezugspunkt tn, der der ersten Bezugsposition entspricht, zu dem Zündzeitpunkt zu bestimmen.

Entsprechend wird eine Steuerzeit τ2 vom Bezugspunkt tn zum Beginn der Energieversorgung entsprechend der für die Zündspule erforderlichen Energieversorgungszeit bestimmt. Daher wird die Zufuhr des elektrischen Stroms zu der Zündspule an einem Punkt begonnen, an welchem die Steuerzeit τ2 gegenüber dem Bezugspunkt tn abgelaufen ist, und wird die Zufuhr elektrischen Stroms zur Zündspule an einem Punkt abgeschaltet, an welchem die Steuerzeit τ1 abgelaufen ist, wodurch die Zündung durchgeführt wird.

Wenn der der Zündsteuerung unterworfene Zylinder sich in dem Verdichtungshub befindet, findet zu diesem Zeitpunkt tatsächlich die Verbrennung statt, und dann folgt der Arbeitshub.

Um den Verdichtungshub jedes Zylinders festzustellen, sind Impulse des Bezugspositionssignals T2 entsprechend der Anzahl der Zylinder, also im vorliegenden Fall drei, für eine Umdrehung der Nockenwelle 10 erforderlich, welche zwei Umdrehungen der Kurbelwelle 19 entspricht.

Gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden jedoch Impulse des Bezugspositionssignals T2 in doppelter Anzahl, nämlich sechs, in Bezug auf die drei Zylinder für die zwei Umdrehungen der Kurbelwelle 19 erhalten, wie in Fig. 2 gezeigt ist.

Wenn beispielsweise der Impuls des Bezugspositionssignals T2 des Verdichtungshubes als "wahr" angenommen wird, dann wird ein Impuls "falsch" des Bezugspositionssignals T2 für den betreffenden Zylinder auch dann erhalten, nachdem sich die Kurbelwelle um 360 Grad gedreht hat. Daher kann das "wahre" Bezugspositionssignal nicht von dem "falschen" Bezugspositionssignal unterschieden werden. Dies bedeutet, daß die Impulse des wahren und des falschen Bezugspositionssignals T2, die synchron mit den Verdichtungshüben der jeweiligen Zylinder auftreten, abwechselnd erhalten werden, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Dies führt dazu, daß die voranstehend geschilderte Zündsteuerung, die durch die gebogenen Pfeile angedeutet ist, sowohl für wahre als auch falsche Bezugspositionssignale T2 ausgeführt wird. Allerdings wird die Zündsteuerung, die mit dem falschen Bezugspositionssignal T2 synchronisiert ist, in dem Auslaßhub des Motors durchgeführt; daher findet keine nennenswerte Verbrennung statt, und gibt es keine Schwierigkeiten, abgesehen von einer gewissen Energieverschwendung.

Die Kraftstoffeinspritzsteuerung, die durch die schraffierten Teile angedeutet ist, wird auf ähnliche Weise wie bei der Zündzeitpunktsteuerung durchgeführt. Genauer gesagt wird Kraftstoff in einer Menge, die an den Motorbetriebszustand angepaßt ist, synchron zum Bezugspositionssignal T2 eingespritzt. Anders ausgedrückt wird die Kraftstoffeinspritzung in dem Auslaßhub oder in dem Verdichtungshub des Motors durchgeführt, abhängig davon, ob der Zeitpunkt der falsche Zeitpunkt oder der wahre Zeitpunkt ist.

Hierbei besteht die Möglichkeit, den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt auf der Grundlage nur des wahren Zeitpunktes dadurch zu steuern, daß die Kraftstoffeinspritzung mit einem Signal synchronisiert wird, welches durch Halbierung des Bezugspositionssignals T2 erhalten wird.

Zum Zeitpunkt des Anlassens und dergleichen, an welchem das wahre und das falsche Bezugspositionssignal nicht voneinander unterschieden werden können, beeinträchtigt allerdings die Verwendung nur eines Steuerzeitpunktes die Leistung des Motors.

Genauer gesagt ergibt sich eine beträchtliche Differenz in Bezug auf das Auspuffgas, die Beschleunigungsleistung und dergleichen in Abhängigkeit davon, ob der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt immer mit dem Ausstoßhub oder dem Verdichtungshub synchronisiert ist. Zur Lösung dieses Problems ist die vorliegende Ausführungsform so ausgebildet, daß die Kraftstoffmenge unterteilt wird, die für den Motor erforderlich ist, und der Kraftstoff sowohl im Auslaßhub als auch im Einlaßhub eingespritzt wird, um so Schwankungen der Motorleistung auszugleichen.

Daher sind die Vorsprünge 21a in gleicher Anzahl wie die ungeradzahlige Anzahl an Zylindern und der Vorsprung 21b, der einem bestimmten Zylinder entspricht 7 entlang dem Außenumfang der Signalscheibe 21 (vgl. Fig. 2) vorgesehen, um die einzige Sequenz des Positionssignalimpulses T1 entsprechend den jeweiligen Vorsprüngen 21a und 21b zu erzeugen, und wird der Zeitdifferenzquotientenwert α des Impulszeitverhältnisses t/T des Positionssignalimpulses T1 erhalten, wodurch es ermöglicht wird, die jeweiligen Zylinder zu identifizieren, und eine sehr exakte Erfassung der Bezugspositionen dadurch ermöglicht wird, daß die vereinfachte, einzelne Sequenz der Positionssignalimpulse T1 verwendet wird.

Hierbei kann zumindest die Kraftstoffeinspritzsteuerung oder die Zündzeitpunktsteuerung durch den der Kurbelwelle 19 zugeordneten, einzigen Sensor durchgeführt werden, wodurch ein äußerst exaktes Bezugspositionssignal T2 erhalten wird, und die Kosten für einen Viertaktmotor verringert werden, der eine ungerade Anzahl an Zylindern aufweist.

Bei der voranstehend geschilderten ersten Ausführungsform ist die gleiche Anzahl an Vorsprüngen 21a, wie in Fig. 2 gezeigt, auf der Signalscheibe 21 vorhanden, wie Zylinder vorhanden sind; allerdings kann die Anzahl an Vorsprüngen alternativ hierzu eine freiwählbare Anzahl sein, die ein N-faches der natürlichen Zahl der Zylinderanzahl ist. Darüber hinaus wird bei der ersten Ausführungsform die Kraftstoffeinspritzsteuerung nur bei den identifizierten Zylindern durchgeführt, wie durch die in Fig. 3 gezeigten, schraffierten Teile angedeutet ist; allerdings kann die Kraftstoffeinspritzsteuerung auch gleichzeitig bei sämtlichen Zylindern durchgeführt werden, wie durch die in Fig. 6 gezeigten, schraffierten Teile gezeigt ist.

ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM

Die voranstehend geschilderte erste Ausführungsform betrifft den Fall, in welchem die Anzahl an Zylindern ungerade ist; allerdings läßt sich die vorliegende Erfindung auch bei einem Motor einsetzen, der eine gerade Anzahl an Zylindern aufweist.

Nachstehend wird die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, bei welcher die Erfindung bei einem Motor mit einer geraden Anzahl an Zylindern eingesetzt wird, anhand eines Beispiels eines Vierzylindermotors (#1 bis #4).

Fig. 7 ist eine Perspektivansicht, welche eine Positionssignalerzeugungsvorrichtung 1B für eine gerade Anzahl an Zylindern anzeigt. Hierbei sind die Steuervorrichtung 3A, die Kurbelwelle 19, die Signalscheibe 21, die Vorsprünge 21a und 21b, der Sensor 22, und der Positionssignalimpuls T1 identisch zu ihren jeweiligen Gegenstücken, die voranstehend beschrieben und in Fig. 2 dargestellt wurden.

Der Aufbau der Steuervorrichtung 3A ist so wie in Fig. 1 gezeigt, und der Funktionsblock zur Erzeugung des Bezugspositionssignals T2 und des Zylinderidentifizierungssignals F aus dem Positionssignalimpuls T1, sowie die Grundlagen der arithmetischen Verarbeitung, sind ebenso wie bei der ersten Ausführungsform.

Bei der zweiten Ausführungsform ist die Signalscheibe 21 zur Erzeugung des Positionssignalimpulses T1 mit den Vorsprüngen 21a versehen, welche den Bezugspositionssignalen T2 für die Zylinder entsprechen, und in einer Anzahl vorhanden sind, welche ein Mehrfaches von N/2 der Anzahl (vier) an Zylindern beträgt (zwei im vorliegenden Fall), in welchem N = 1 ist, sowie mit nur einem Vorsprung 21b, der dem Zylinderidentifizierungssignalimpuls zugeordnet ist.

Der Betriebsablauf der Kraftstoffeinspritzsteuerung (durch die gestrichelten Teile angedeutet) und der Zündsteuerung (durch die gebogenen Pfeile angedeutet), der bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt, wie sie in den Fig. 1 und 7 gezeigt ist, wird nachstehend unter Bezugnahme auf das Zeitablaufdiagramm der Fig. 8 erläutert.

In Fig. 8 wird der Positionssignalimpuls T1, der von der Positionssignalerzeugungsvorrichtung 1B gebildet wird, durch einen Impuls dargestellt, der dem Zylinder #1 oder #4 entspricht, und einen Impuls, der dem Zylinder #2 oder #3 entspricht, da nur zwei Vorsprünge 21a (nämlich soviele, wie der Hälfte der Anzahl an Zylindern entspricht) vorgesehen sind, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Diese Anordnung ermöglicht es, eine Gruppe von Zylindern #1 und #4 und eine Gruppe von Zylindern #2 und #3 zu identifizieren. Der Zylinder #1 kann von dem Zylinder #2 oder #3 unterschieden werden, jedoch kann der Zylinder #1 nicht von dem Zylinder #4 unterschieden werden. Zur Zündung in diesem Fall wird, immer dann, wenn das Zylinderidentifizierungssignal F den Zylinder #1 identifiziert, bei beiden Zylindern #1 und #4 die Zündzeitpunktsteuerung durchgeführt, die durch die gebogenen Pfeile angedeutet ist.

Wenn sich beispielsweise der Zylinder #1 am Ende des Verdichtungshubes befindet, und das Zündsignal erforderlich ist, dann bedeutet dies, daß sich der Zylinder #4 beinahe am Ende des Auslaßhubes befindet. Selbst wenn daher die Zündsteuerung bei dem Zylinder #4 zum gleichen Zeitpunkt durchgeführt wird wie bei dem Zylinder #1, findet bei dem Zylinder #4 praktisch keine wesentliche Zündung statt, in dem Auslaßhub, und wird das Verhalten des Motors nicht beeinträchtigt. Diese Beziehung gilt auch für die Zylinder #2 und #3.

Die Kraftstoffeinspritzsteuerung wird normalerweise während des Auslaßhubes durchgeführt; allerdings wird sie auch in dem Verdichtungshub durchgeführt, wie bei der voranstehend geschilderten Zündsteuerung.

Beispielsweise wird, wie in Fig. 8 gezeigt ist, wenn das Zylinderidentifizierungssignal F den Zylinder #1 anzeigt, Kraftstoff beiden Zylindern #1 und #4 zugeführt (siehe die schraffierten Teile), da nicht festgestellt werden kann, ob das Signal F dem Auslaßhub oder dem Verdichtungshub des Zylinders #1 entspricht.

Daher können Schwankungen des Auspuffgases, der Beschleunigungsleistung und dergleichen wie voranstehend geschildert dadurch verhindert werden, daß Kraftstoff in der erforderlichen Menge für einen Einlaßhub in zwei Hüben geliefert wird, nämlich im Auslaßhub und im Verdichtungshub. Daher können zumindest die Kraftstoffeinspritzsteuerung und die Zündzeitpunktsteuerung mit dem einzigen Sensor verwirklicht werden, der die Kurbelwelle 19 betrifft. Dies ermöglicht ein äußerst exaktes Bezugspositionssignal T2 und einen verringerten Kostenaufwand für den Viertaktmotor, der eine gerade Anzahl an Zylindern aufweist.

DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM

Bei der ersten Ausführungsform werden die Kraftstoffeinspritzung und der Zündzeitpunkt dadurch gesteuert, ohne "wahr" oder "falsch" des Bezugspositionssignals T2 zu identifizieren, welches in Bezug auf eine ungerade Anzahl an Zylindern erhalten wird; allerdings können trotzdem der wahre Zeitpunkt und der falsche Zeitpunkt identifiziert werden. Beispielsweise können infolge der Tatsache, daß der Zylinder, der zum falschen Zeitpunkt gesteuert wird, eine Fehlzündung hervorruft, der wahre Zeitpunkt und der falsche Zeitpunkt auf der Grundlage des Auftretens einer Fehlzündung identifiziert werden, so daß die Zündzeitpunktsteuerung bei dem wahren Zeitpunkt durchgeführt werden kann, und die Kraftstoffeinspritzsteuerung an dem falschen Zeitpunkt.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf das Zeitablaufdiagramm von Fig. 9 die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, bei welcher die "wahren" und "falschen" Impulse des Bezugspositionssignals T2 für eine ungerade Anzahl an Zylindern identifiziert werden.

Die dritte Ausführungsform betrifft ebenfalls einen Fall, in welchem drei Zylinder vorgesehen sind. Der Aufbau um die Positionssignalerzeugungsvorrichtung 1A herum ist ebenso wie in Fig. 2 gezeigt.

Als Verfahren zur Erfassung einer Fehlzündung in einem Motor (Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung) ist bereits ein allgemein verwendetes Verfahren bekannt, wie es beispielsweise in dem japanischen offengelegten Patent Nr. 2-161172 beschrieben wird.

Bei diesem Stand der Technik, wie er in der genannten Veröffentlichung beschrieben wird, wird der Motorumdrehungszyklus in dem Kurbelwellenwinkelabschnitt gemessen, der den oberen Totpunkt bei der Verdichtung jedes Zylinders enthält, entsprechend dem Zylinderidentifizierungssignal, und werden das Kurbelwellenwinkelsignal und der Verbrennungszustand (Verbrennung oder Fehlzündung) in einem Zylinder auf der Grundlage einer Änderung des Umdrehungszyklus jedes Zylinders bestimmt.

Bei der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Steuervorrichtung 3A (sh. Fig. 1) eine (nicht gezeigte) Teilungsvorrichtung auf. Der in der Steuervorrichtung 3A vorgesehene Mikroprozessor arbeitet nach dem voranstehend geschilderten Stand der Technik. Nachdem das Bezugspositionssignal T2 und das Zylinderidentifizierungssignal F erhalten wurde, halbiert der Mikroprozessor eine Impulskette des Bezugspositionssignals T2 zur Erzeugung eines falschen Bezugspositionssignals T2a und eines wahren Bezugspositionssignals T2b.

An dem Punkt, an welchem das Bezugspositionssignal T2 halbiert wurde, kann jedoch nicht festgestellt wird, welche Impulskette das falsche Bezugspositionssignal T2a enthält, und welche das wahre Bezugspositionssignal T2b enthält. Aus diesem Grund wird die Zündzeitpunktsteuerung absichtlich nur bei dem Zylinder #1 einmal pro zwei Umdrehungen der Kurbelwelle 19 entsprechend einer Impulskette durchgeführt, die aus der voranstehend geschilderten Halbierung erhalten wird.

Wenn zu diesem Zeitpunkt die Impulskette, die für die Zündzeitpunktsteuerung verwendet wird, das falsche Bezugspositionssignal T2a ist, dann wird die Zündzeitpunktsteuerung, die durch die gebogenen Pfeile bezeichnet ist, bei dem Zylinder #1 nur dann durchgeführt, wenn der Zylinder #1 durch das Zylinderidentifizierungssignal F und das falsche Bezugspositionssignal T2a identifiziert wird. Daher wird die Zündzeitpunktsteuerung während des Auslaßhubes des Zylinders #1 durchgeführt, und wird eine normale Zündung, also ein Leistungshub, nicht durchgeführt, wodurch die Fehlzündung des Zylinders #1 andauert.

Die Fehlzündung des Zylinders #1 wird dadurch bestimmt, daß der Umdrehungszyklus der Impulse ((240 Grad in Bezug auf den Kurbelwinkel) des falschen Bezugspositionssignals T2a in dem Fehlzündungszustand gemessen wird. Ist die gemessene Zykluszeit lang, so bedeutet dies, daß der Leistungshub nicht durchgeführt wurde (vgl. die voranstehend genannte Veröffentlichung). Daher kann festgestellt werden, daß die Impulskette, die für die Zündzeitpunktsteuerung verwendet wurde, das falsche Bezugspositionssignal T2a ist.

In diesem Fall kann die Impulskette des wahren Bezugspositionssignals T2b dadurch erhalten werden, daß der momentane Impuls (beispielsweise entsprechend dem Zylinder #3) des falschen Bezugspositionssignals T2a durch einen Impuls des Bezugspositionssignals T2 verschoben wird, und das Bezugspositionssignal T2 halbiert wird, wobei als Bezugsgröße der Zeitpunkt verwendet wird, an welchem der nächste Impuls (entsprechend dem Zylinder #1), der durch die gestrichelte Linie angedeutet ist, festgestellt wird.

Andererseits wird, wenn die für die Zündzeitpunktsteuerung des Zylinders #1 verwendete Impulskette das wahre Bezugspositionssignal T2b ist, die durch die gebogenen Pfeile angedeutete Zündzeitpunktsteuerung bei dem Zylinder #1 nur dann durchgeführt, wenn der Zylinder #1 durch das Zylinderidentifizierungssignal F und das wahre Bezugspositionssignal T2b identifiziert wird.

Daher wird der Zylinder #1 normalerweise gezündet, und der Arbeitshub ausgeführt, und daher ist der Umdrehungszyklus der Impulse des wahren Bezugspositionssignals T2b ausreichend kurz.

Dementsprechend wird ermittelt, daß sich der Zylinder #1 in einem normalen Verbrennungszustand befindet, und daß die Impulskette, die für die Zündzeitpunktsteuerung verwendet wird, das wahre Bezugspositionssignal T2b ist. In diesem Fall wird die durch die gebogenen Pfeile angedeutet Zündzeitpunktsteuerung entsprechend dem momentanen Impuls des wahren Bezugspositionssignals T2b und dem Impuls des Zylinderidentifizierungssignals F durchgeführt, welches den Zylinder #1 identifiziert.

Daraufhin wird die Kraftstoffeinspritzsteuerung, die durch die gestrichelten Teile angedeutet ist, zu einem Zeitpunkt in dem Auslaßhub des Zylinders #1 durchgeführt, an welchem der dritte Impuls seit dem momentanen Impuls (entsprechend dem Zylinder #1) des wahren Bezugspositionssignals T2b auftritt, also zu einem Zeitpunkt, an welchem zwei Impulse des Bezugspositionssignals T2 gegenüber dem voranstehend erwähnten, momentanen Impuls abgelaufen sind. Mit anderen Worten stellt der voranstehend erwähnte dritte Impuls den Impuls des falschen Bezugspositionssignals T2a dar, welches dem Zylinder #1 entspricht.

Daher können das falsche Bezugspositionssignal T2a und das wahre Bezugspositionssignal T2b durch die Impulskette des Bezugspositionssignals T2 festgestellt werden, welche von den Vorsprüngen 21a in eine Anzahl entsprechend einem Mehrfachen von N der ungeraden Anzahl an Zylindern erzeugt wird. Dies ermöglicht es, eine ideale Zündzeitpunktsteuerung in dem Verdichtungshub jedes Zylinders entsprechend dem wahren Bezugspositionssignal T2b zu erzielen, und eine wirksame Kraftstoffeinspritzsteuerung in dem Auslaßhub entsprechend dem falschen Bezugspositionssignal T2a zu erzielen, wie in der allgemeinen Praxis.

Ob die Tatsache, ob die Impulsketten, die durch Halbierung des Bezugspositionssignals T2 erhalten wurden, wahr oder falsch sind, wird entsprechend der Zündzeitpunktsteuerung des Zylinders #1 wie voranstehend geschildert bestimmt, und dann wird die Zündzeitpunktsteuerung des Zylinders #1 und #3 entsprechend beiden wahren und falschen Impulsen durchgeführt, die in dem Bezugspositionssignal T2 enthalten sind, wie im Falle der ersten Ausführungsform (sh. Fig. 3 oder Fig. 6). Dies ermöglicht es, eine wahre Gruppe und eine falsche Gruppe zu identifizieren, ohne ein Absterben des Motors hervorzurufen, selbst wenn der Zylinder #1 eine Fehlzündung entwickelt.

Die voranstehend geschilderte, dritte Ausführungsform betrifft einen Fall, in welchem eine ungerade Anzahl an Zylindern verwendet wird; wenn eine gerade Anzahl an Zylindern vorhanden ist, ist die Aufteilung des Bezugspositionssignals T2 in Hälften unnötig. Genauer gesagt wird bei der zweiten Ausführungsform die Zündzeitpunktsteuerung für den jeweiligen Zylinder, in diesem Fall den Zylinder #1, einmal für jeweils zwei Umdrehungen der Kurbelwelle 19 durchgeführt, und wird die Zykluszeit des Bezugspositionssignals T2 wie voranstehend geschildert erfaßt. Dies ermöglicht es, festzustellen, ob der Zylinderidentifizierungssignalimpuls, der in dem Positionssignalimpuls T1 enthalten ist, dem Verdichtungshub oder dem Auslaßhub des Zylinders #1 entspricht. Wenn der Verdichtungshub des Zylinders #1 festgestellt werden kann, dann ermöglicht es das Zylinderidentifizierungssignal F, daß sämtliche Zylinder identifiziert werden können, in der Reihenfolge des Zylinders #1, des Zylinders, #3, des Zylinders #4, und des Zylinders #2, für jedes Bezugspositionssignal T2.

Bei der voranstehend geschilderten, dritten Ausführungsform wird die Zündzeitpunktsteuerung einmal bei dem jeweiligen Zylinder für jeweils zwei Umdrehungen der Kurbelwelle 19 durchgeführt, um die Impulskette entsprechend dem Auftreten einer Fehlzündung festzulegen. Die Impulskette kann jedoch auch entsprechend dem Vorhandensein der Fehlzündung dadurch festgelegt werden, daß die Kraftstoffeinspritzsteuerung einmal bei dem jeweiligen Zylinder für jeweils zwei Umdrehungen der Kurbelwelle 19 durchgeführt wird.

Darüber hinaus wird bei den voranstehend geschilderten ersten bis dritten Ausführungsformen nur ein Zylinderidentifizierungssignalimpuls für jede Umdrehung der Kurbelwelle 19 für den jeweiligen Zylinder erzeugt, nämlich den Zylinder #1; allerdings können mehrere Zylinderidentifizierungssignalimpulse getrennt für mehrere Zylinder erzeugt werden.

Weiterhin ist die Anwendung der vorliegenden Erfindung nicht auf einen Viertaktmotor mit drei oder vier Zylindern beschränkt; die vorliegende Erfindung läßt sich bei einem Viertaktmotor mit einer beliebigen Anzahl an Zylindern einsetzen. Daher kann die natürliche Zahl N, welche die Anzahl an Vorsprüngen 21a festlegt, auf einen freiwählbaren Wert eingestellt werden.

Claims (6)

1. Steuerung für einen Viertaktmotor mit einer ungeraden Anzahl an Zylindern, welche aufweist:
eine auf der Kurbelwelle des Motors angebrachte Positionssignalerzeugungsvorrichtung zur Erzeugung eines Positionssignals synchron zur Umdrehung der Kurbelwelle, wobei das Positionssignal einen Bezugspositionssignalimpuls aufweist, der in mehreren Impulsen während jeder Umdrehung der Kurbelwelle erzeugt wird, und einen Zylinderidentifizierungssignalimpuls, der für einen bestimmten Zylinder erzeugt wird, wobei die Anzahl der Bezugspositionssignalimpulse, die während jeder Kurbelwellenumdrehung erzeugt werden, ein Mehrfaches von N (N ist eine natürliche Zahl) der Anzahl an Zylindern ist;
einen Bezugspositionssignalerzeugungsabschnitt zur Identifizierung einer Bezugsposition für jeden Zylinder aus dem Positionssignalimpuls, und zur Erzeugung des Bezugspositionssignals;
einen Zylinderidentifizierungsabschnitt zum Identifizieren der Zylinder aus dem Positionssignalimpuls, und zur Erzeugung eines Zylinderidentifizierungssignals; und
einen Zeitablaufsteuerabschnitt zur Erzeugung eines Steuersignals für jeden Zylinder entsprechend dem Bezugspositionssignal und dem Zylinderidentifizierungssignal.

2. Steuerung für einen Viertaktmotor mit einer geraden Anzahl an Zylindern, welche aufweist:
eine Positionssignalerzeugungsvorrichtung, die auf einer Kurbelwelle des Motors angebracht ist, um ein Positionssignal synchron zur Umdrehung der Kurbelwelle zu erzeugen, wobei das Positionssignal einen Bezugspositionssignalimpuls aufweist, der in mehreren Impulsen während jeder Umdrehung der Kurbelwelle erzeugt wird, und einen Zylinderidentifizierungssignalimpuls, der für einen bestimmten Zylinder erzeugt wird, wobei die Anzahl der während jeder Umdrehung der Kurbelwelle erzeugten Bezugspositionssignalimpulse ein Vielfaches von N/2 (N ist eine natürliche Zahl) der Anzahl an Zylindern ist;
einen Bezugspositionssignalerzeugungsabschnitt zum Identifizieren der Bezugsposition jedes der Zylinder aus dem Positionssignalimpuls, und zur Erzeugung des Bezugspositionssignals;
einen Zylinderidentifizierungsabschnitt zum Identifizieren jedes der Zylinder aus dem Positionssignalimpuls, und zur Erzeugung eines Zylinderidentifizierungssignals; und
einen Zeitpunktsteuerabschnitt zur Erzeugung eines Steuersignals für jeden der Zylinder entsprechend dem Bezugspositionssignal und dem Zylinderidentifizierungssignal.

3. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal den Zündzeitpunkt oder den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt für jeden der Zylinder bei jedem der Bezugspositionssignale steuert, die in einer Anzahl an Impulsen vorhanden sind, welche ein Vielfaches von N, der Anzahl der Zylinder ist, während einer Umdrehung der Kurbelwelle.

4. Steuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal den Zündzeitpunkt oder den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt für jeden der Zylinder bei jedem der Bezugspositionssignale steuert, die in einer Anzahl an Impulsen vorhanden sind, welche ein Mehrfaches von N/2 beträgt, wobei N die Anzahl der Zylinder ist, während einer Umdrehung der Kurbelwelle.

5. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine Teilungsvorrichtung zum Halbieren des Bezugspositionssignals zur Erzeugung geteilter Bezugspositionssignale vorgesehen ist; und eine Zylinderidentifizierungsvorrichtung zum Steuern des Zündzeitpunkts oder des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts eines der ungeraden Anzahl an Zylindern einmal für jeweils zwei Umdrehungen der Kurbelwelle entsprechend dem geteilten Bezugspositionssignal, zur Überprüfung, ob der Verbrennungszustand des gesteuerten Zylinders eine Fehlzündung anzeigt oder nicht, auf der Grundlage einer Änderung der Drehzahl der Kurbelwelle, und zum Identifizieren eines wahren Bezugspositionssignals für einen Verdichtungshub des jeweiligen Zylinders entsprechend dem Ergebnis der Überprüfung des Verbrennungszustands.

6. Steuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine Zylinderidentifizierungsvorrichtung zum Steuern des Zündzeitpunkts oder des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts eines der geraden Anzahl an Zylindern einmal für jeweils zwei Umdrehungen der Kurbelwelle entsprechend dem Bezugspositionssignal vorgesehen ist, um zu überprüfen, ob der Verbrennungszustand des gesteuerten Zylinders eine Fehlzündung darstellt oder nicht, auf der Grundlage einer Änderung der Drehzahl der Kurbelwelle, und zur Identifizierung eines wahren Bezugspositionssignals für einen Verdichtungshub des jeweiligen Zylinders entsprechend dem Ergebnis der Überprüfung des Verbrennungszustands.