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Die
Erfindung betrifft eine Zylinderidentifizierungsvorrichtung zum
Identifizieren des oder der Zylinder einer laufenden Brennkraftmaschine
in einem spezifischen Hub und insbesondere eine Zylinderidentifizierungsvorrichtung
für Brennkraftmaschinen von
Kraftfahrzeugen gemäß den Merkmalen
des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Ein
Betriebszyklus einer Brennkraftmaschine besteht aus mehreren Hüben, gewöhnlich aus
zwei oder vier, weshalb es für
die Steuerung des Zündzeitpunkts,
der Kraftstoffeinspritzung oder dergleichen einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine
mit zwei oder mehr Zylindern notwendig ist, den oder die Zylinder,
die sich in einem spezifischen Hub, z.B. in einem Verdichtungshub,
befinden, zu identifizieren. Hierfür ist eine Zylinderidentifizierungsvorrichtung
erforderlich.
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Es
sind bereits mehrere solche Zylinderidentifizierungsvorrichtungen
bekannt.
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DE 40 37 546 A1 beschreibt
eine Vorrichtung zur Identifizierung von Zylindern einer Brennkraftmaschine
mit einem Bezugssignalgenerator bestehend aus zwei zueinander versetzten
Einzelsensoren, die unterschiedliche Signale erfassen, die durch
Einkerbungen bzw. Vorsprünge
einer an der Kurbelwelle montierten Signalscheibe erzeugt werden.
Ein Erkennungssignalgenerator nimmt die Umdrehung eines anderen
mit der Kurbelwelle gekoppelten und sich mit halber Geschwindigkeit
der Kurbelwelle drehenden Teils wahr und erzeugt ein Zylindererkennungssignal,
das für
die einzelnen Zylinder des Motors unterschiedliche Formen hat und
die Identifizierung über
eine Steuereinheit ermöglicht.
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DE 43 20 028 A1 offenbart
eine Zylinderidentifizierungseinrichtung, bei der Zylinderidentifizierungssignale
durch eine an der Nockenwelle montierte Signalscheibe mit Schlitzen
und Photodetektoren erzeugt werden, wobei sich die Einzelsignale
durch unterschiedliche Impulsbreiten unterscheiden, die aus der
Länge der
Schlitze resultieren und den einzelnen Zylindern zugeordnet werden
können.
Ein Bezugspositionssignal wird durch logische Verknüpfung der
Identifizierungssignale erzeugt und der Motor wird auf der Grundlage
der Zylinderidentifizierungssignale und des Bezugspositionssignals
gesteuert. Durch die Erfassung mehrerer Zylinderidentifizierungssignale
kann eine Motorsteuerung auch dann gewährleistet werden, wenn ein
einzelner Kanal der Identifizierungssignale ausfällt.
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Aus
den
2 und
3 der
JP 56037535 A ist eine Zylinderidentifizierungsvorrichtung
bekannt, mit der der Verdichtungshub eines ersten Zylinders anhand
von Signalen von einem Kurbelwinkelsensor und von einem an der Nockenwelle
angebrachten Zylinderidentifizierungssensor identifiziert wird.
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Aus
JP 05086953 A ist
eine Zylinderidentifizierungsvorrichtung bekannt, bei der an einer
an der Nockenwelle angebrachten Umdrehungserfassungsscheibe in ungleichen
Intervallen drei Vorsprünge
für die
Kurbelwinkelidentifizierung vorgesehen sind. Ferner ist ein Vorsprung
für die
Identifizierung eines ersten Zylinders hinzugefügt, so dass mehrere Signale in
ungleichen Intervallen erzeugt werden können. Die aufgereihten Impulsintervalle
dieser mehreren Signale werden geprüft. Der Kurbelwinkel wird zu
dem Zeitpunkt identifiziert, zu dem ein vorgeschriebenes Anordnungsmuster,
das nur dem Kurbelwinkel-Identifizierungsimpuls zuschreibbar ist,
erfasst wird. Dann wird der Zylinder entweder zu dem Zeitpunkt identifiziert,
zu dem ein vorgeschriebenes Anordnungsmuster einschließlich des
Zylinderidentifizierungsimpulses erfasst wird, oder wenn eine Änderung
in einem vorgeschriebe nen Impulsintervall bei einem Zylinderidentifizierungsimpuls
erfasst wird.
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Das
Verfahren zum Identifizieren des Zylinders zu dem Zeitpunkt, in
dem eine Änderung
in einem vorgeschriebenen Impulsintervall erfasst wird, wird im
Folgenden mit Bezug auf 2 kurz
beschrieben. 2, die
auf eine Dreizylinder-Brennkraftmaschine
Bezug nimmt, veranschaulicht die Beziehung zwischen dem Hub jedes
Zylinders und der Position der Erfassung durch den Kurbelwinkelsensor.
Die Markierungen O für
die Hübe
bezeichnen ein Ansaugen, während
die Pfeile die Zündpositionen angeben.
Für den
Kompressionshub jedes Zylinders werden zwei Signale (A, B) erzeugt,
ferner wird ein Signal C für
die Erfassung des Kompressionshubs des Zylinders 1 erzeugt.
Zwei Umdrehungen der Kurbelwelle in dem Diagramm bilden den Grundzyklus einer
Viertakt-Brennkraftmaschine. In 3 sind
die genauen räumlichen
Beziehungen zwischen den Signalen A, B und C in 2 gezeigt. Ein Signal CR gibt die Erzeugungsposition
eines durch den Kurbelwinkelsensor zu erfassenden Signals an. Das
Signal A wird bei 75° vor
dem oberen Totpunkt (= BTDC = before top dead center) der Verdichtung
jedes Zylinders erzeugt. Das Signal B wird bei 5° BTDC der Verdichtung jedes
Zylinders erzeugt. Das Signal C wird nur einmal bei zwei Umdrehungen
der Kurbelwelle an einer Position von 210° BTDC der Verdichtung eines Zylinders
erzeugt, wobei der Winkel zwischen den Signalen C kleiner als für die anderen
Signale ist. Die Zylinderidentifizierung ist abgeschlossen, wenn
die in der Tabelle angegebene Identifizierungsbedingung erfüllt ist.
Genauer gesagt erfolgt die Identifizierung entsprechend der folgenden
Gleichung (1) anhand der Zeithysterese zwischen den Signalen CR: TRATIO ≥ MKRAT# (1)wobei MKRAT#
ein Zylinderidentifizierungskoeffizient ist und TRATIO das Impulsperiodenverhältnis ist.
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Die
Berechung erfolgt durch die folgende Gleichung (2): TRATIO = (Told1 + Told2)/T (2) wobei Told1
die unmittelbar vorhergehende Impulsperiode, Told2 die Impulsperiode
unmittelbar vor Told1, und T die letzte Impulsperiode bezeichnet.
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Die
Größe MKRAT#
nimmt einen Wert von ungefähr
5 an. Wenn daher eine Umsetzung in ein Winkelverhältnis vorgenommen
wird, beträgt
Told2 zum Zeitpunkt der Erzeugung eines Signals C 175°, Told1 =
65° und
T = 35°,
so dass gilt: TRATIO = (175 + 65)/35 = 7,5. Ebenso beträgt Told2
zum Zeitpunkt der Erzeugung eines Signals B 65°, Told1 = 175° und T =
65°, so
dass gilt: TRATIO = (65 + 175)/65 = 3,7. Zum Zeitpunkt der Erzeugung
eines Signals A beträgt
Told2 170°,
Told1 = 65° und
T = 170°,
so dass TRATIO = (175 + 65)/170 = 1,38 ist. Zusammenfassend kann
gesagt werden, da TRATIO zum Zeitpunkt der Erzeugung eines Signals
A 1,38, zum Zeitpunkt der Erzeugung eines Signals B 3,7 und zum
Zeitpunkt der Erzeugung eines Signals C 7,5 beträgt, kann das Signal C von den
Signalen A und B unterschieden werden, falls der Zylinderidentifizierungskoeffizient
MKRAT# auf 5 gesetzt ist.
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Bei
der erwähnten
Vorrichtung des Standes der Technik gemäß der
JP 56037535 A besteht jedoch
das Problem, dass beim Anlassen der Brennkraftmaschine keine Zylinderidentifizierung
ausgeführt
werden kann, bis die Nockenwelle eine volle Umdrehung ausgeführt hat,
d.h. bis die Kurbelwelle zwei Umdrehungen abgeschlossen hat. Obwohl
in der oben erwähnten
Vorrichtung des Standes der Technik (JP 05086953 A) die Hubidentifizierung
der Brennkraftmaschine sofort erfolgt, besteht die Gefahr einer
Fehlidentifizierung, falls die Brennkraftmaschine hohen Drehzahlschwankungen
unterliegt, da die Identifizierung auf der Grundlage des Zeitverhältnisses
zwischen den Signalen erfolgt. Da ferner nur ein Sensor für die Erfassung
der Drehzahl (Kurbelwinkelsensor) vorhanden ist, besteht zwar ein
Kostenvorteil, jedoch entsteht das Problem, dass die Brennkraftmaschine
bei einem Sensorfehler anhält.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zylinderidentifizierungsvorrichtung
für Brennkraftmaschinen
zu schaffen, die störunanfällig ist
und in der Startphase als auch bei größeren Drehzahlschwankungen
eine exakte Identifizierung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Zylinderidentifizierungsvorrichtung für Brennkraftmaschinen nach
Anspruch 1 gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß ist eine
an der Nockenwelle angebrachte Signalscheibe für die Erfassung der Umdrehungen
mit zwei Signalerzeugungseinrichtungen pro Zylinder versehen; vor
diesen beiden Signalen wird ein Zylinderidentifizierungssignal hinzugefügte ferner
sind zwei Sensoren so beschaffen, dass sie eine Phasendifferenz
ab der Erfassung des Vorsprungs aufweisen. Aus den Ausgangssignalen
dieser beiden Sensoren werden Bitmuster für die einzelnen Zylinder entsprechend
vorbereitet, wobei eine Zylinderidentifizierung in Übereinstimmung
mit der Kombination dieser Muster erzielt wird. Die Phasendifferenz
ist hierbei so gesetzt, dass die Anzahl der Signale, die vom zweiten
(im Folgenden mit SCAS abgekürzt)
der beiden Sensoren zwischen den vom ersten Sensor (im Folgenden
mit BCAS abgekürzt) erfassten
Signalen detektiert werden 0, 1 oder 2 sein kann. Ein Signal von
einer BCAS-Signaleingangseinrichtung wird empfangen und die Anzahl
der erzeugten Signale wird durch eine Signalzähleinrichtung gemessen. Ferner
wird ein BCAS-Signal durch eine FLAG (0, 1)-Erzeugungseinrichtung
empfangen, die den FLAG-Zustand
bei jedem Eingang des BCAS-Signals setzt. Ferner wird ein SCAS-Signal
von einer SCAS-Signaleingangseinrichtung empfangen. Außerdem wird
von einer Bitvorbereitungseinrichtung ein Bitmuster erzeugt. Eine
Zylinderidentifizierung wird gemäß einem
Bitmuster für
die Zylinderidentifizierung von einer Zylinderidentifizierungskriterium-Speichereinrichtung,
einem weiteren Bitmuster, das von der Bitvorbereitungseinrichtung
erzeugt wird, und der Anzahl der Signale, die von der Signalzähleinrichtung
erzeugt werden, ausgeführt.
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Durch
die Erfindung wird eine Zylinderidentifizierungsvorrichtung für Brennkraftmaschinen
geschaffen, mit der bei Ausführung
einer Steuerung unter Verwendung mehrerer Arten von Referenzsignalen
pro Zylinder mit nur einer an der Nockenwelle befestigten Signalscheibe
für die
Zylinderidentifizierung und die Drehzahlerfassung eine Unterscheidung
der Referenzsignale verzögerungsfrei
und ohne Beeinflussung durch Drehzahlschwankungen der Brennkraftmaschine
erzielt werden kann, wobei bei Verwendung des zweiten Sensors (SCAS)
ein Anhalten der Brennkraftmaschine selbst dann verhindert werden
kann, wenn der erste Sensor (BCAS) fehlerhaft arbeitet.
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Weitere
Vorteile der Erfindung werden beim Lesen der folgenden Beschreibung
zweckmäßiger Ausführungen
deutlich, die auf die beigefügte
Zeichnung Bezug nimmt. Es zeigen:
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1 ein
Diagramm zur Erläuterung
eines beispielhaften Verfahrens zur Implementierung der Zylinderidentifizierung
gemäß der Erfindung;
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2 das
bereits erwähnte
Diagramm zur Erläuterung
eines beispielhaften Verfahrens zur Implementierung der Zylinderidentifizierung
des Standes der Technik;
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3 das
bereits erwähnte
Diagramm zur Erläuterung
eines Verfahrens zur Zylinderidentifizierung des Standes der Technik;
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4 eine
Ansicht zur Erläuterung
der Systemkonfiguration einer Brennkraftmaschine, auf die die Erfindung
angewendet wird;
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5 ein
Diagramm der Ausgangskennlinien des Drehzahlsensors;
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6 ein
Blockschaltplan zur Erläuterung der
internen Konfiguration der Steuereinrichtung der Erfindung;
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7 eine
Darstellung, die erläutert,
wie der Drehzahlsensor der Erfindung in einer Brennkraftmaschine
angebracht ist;
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8 eine
Darstellung zur Erläuterung
der räumlichen
Beziehung zwischen dem Drehzahlsensor und der Signalscheibe gemäß der Erfindung;
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9 eine
Darstellung zur Erläuterung
von Einzelheiten der räumlichen
Beziehung zwischen dem Drehzahlsensor und der Signalscheibe gemäß der Erfindung;
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10 eine
Darstellung zur Erläuterung
eines weiteren Beispiels der räumlichen
Beziehung zwischen dem Drehzahlsensor und der Signalscheibe gemäß der Erfindung;
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11 einen
Blockschaltplan zur Erläuterung
des Zylinderidentifizierungsverfahrens gemäß der Erfindung;
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12 einen
Blockschaltplan zur Erläuterung
des Ausfallsicherungsverfahrens gemäß der Erfindung;
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13 ein
Diagramm zur Erläuterung
der Ergebnisse beim Anlassen einer Brennkraftmaschine des Standes
der Technik;
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14 ein
Diagramm zur Erläuterung
der Ergebnisse beim Anlassen einer Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung;
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15 ein
Diagramm zur Erläuterung
der Verteilung der Anlasszeitpunkte einer Brennkraftmaschine des
Standes der Technik; und
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16 ein
Diagramm zur Erläuterung
der Verteilung der Anlasszeitpunkte einer Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung.
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Zunächst wird
auf 4 Bezug genommen, in der die Systemkonfiguration
einer Brennkraftmaschine, auf die die Erfindung angewendet wird,
gezeigt ist. In 4 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen
Luftreiniger, das Bezugszeichen 2 eine Drosselklappen-Baueinheit
oder einen Drosselklappenkörper,
der mit einer Drosselklappe zum Steuern der Luftansaugmenge versehen
ist und dessen Auslass mit einem Ansaugkrümmer 4 verbunden ist,
durch den die zugeführte
Luft an die Zylinder der Brennkraftmaschine 5 verteilt
wird; das Bezugszeichen 6 bezeichnet ein elektronisch gesteuertes
Kraftstoffeinspritzventil, das am Ansaugkrümmer 4 angebracht ist.
Die Brennkraftmaschine ist auf ihrer Ansaugseite mit einem Lufteinlassventil 7 versehen
und auf ihrer Auslassseite mit einem Auslassventil 8 versehen. Das
Bezugszeichen 10 bezeichnet eine Steuereinrichtung, die
als Eingangssignale die Ausgangssignale eine O2-Sensors 11,
eines Wassertemperatursensors 12, eines BCAS (erster Sensor) 13,
eines SCAS (zweiter Sensor) 14, eines Drucksensors 16, eines
Drosselklappensensors 17 und dergleichen empfängt und
Steuersignale an das Kraftstoffeinspritzventil 6, eine
Zündspule 9,
ein ISC-Ventil 21, eine Kraftstoffpumpe 31 und
dergleichen liefert.
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Das
Bezugszeichen 22 bezeichnet eine Batterie; das Bezugszeichen 23 bezeichnet
ein Hauptrelais für
die Steuereinrichtung 10; das Bezugszeichen 24 bezeichnet
ein Kraftstoffpumpenrelais; und das Bezugszeichen 30 bezeichnet
eine Kraftstoffkammer, von der Kraftstoff durch die Kraftstoffpumpe 31 angesaugt
wird, wobei der Kraftstoff dann, wenn sein Druck durch einen Druckregler 32 eingestellt
worden ist, das Kraftstoffeinspritzventil 6 über eine
Kraftstoffleitung 33 erreicht. Das vom Kraftstoffeinspritzventil 6 einzuspritzende
exakte Einspritzvolumen wird von der Steuereinrichtung 10 anhand
der Eingangssignale von den verschiedenen Sensoren berechnet und bestimmt.
Der BCAS 13 und der SCAS 14 erfassen, wie in 5 gezeigt,
eine Änderung
A des Magnetfeldes, die jedes Mal auftritt, wenn ein auf einer Signalscheibe 15 vorgesehener Vorsprung
ein Signal B mittels einer internen Verarbeitungsschaltung erzeugt
und an die Steuereinrichtung 10 liefert.
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6 zeigt
die interne Konfiguration der Steuereinrichtung 10. Die
Steuereinrichtung 10 enthält einen Computer, der eine
Eingangsschaltung 191, eine A/D-Umsetzungseinheit 192,
eine Zentraleinheit 193, ein ROM 194, ein RAM 195 sowie
eine Ausgangsschaltung 196 umfasst. Die Eingangsschaltung 191 soll
analoge Signale (z.B. Signale vom Wassertemperatursensor 12 und
vom Drosselklappenöffnungssensor 9)
empfangen, die Signale von Rauschkomponenten entfernen und die gereinigten Signale
an die A/D-Umsetzungseinheit 192 übertragen. Die Zentraleinheit 193 soll
die verschiedenen oben erwähnten
Steuerungen und Diagnosen unter Verwendung des Ergebnisses der A/D-Umsetzung und durch
Ausführen
eines Kraftstoffeinspritz-Steuerprogramms
und weiterer vorgegebener Programme für andere Steuerungen, die in
einem das ROM 194 umfassenden Medium gespeichert sind,
ausführen.
Die Ergebnisse der Arithmetikoperationen und der A/D-Umsetzung werden
im RAM 195 vorübergehend
gespeichert und außerdem über die
Ausgangsschaltung 196 als Steuerausgangssignal 197,
das für die
Steuerung des Kraftstoffeinspritzventils 6 und der Zündspule 9 und
dergleichen verwendet werden soll, ausgegeben. Andererseits werden
die Signale vom BCAS 13 und vom SCAS 14, nachdem
sie durch die Eingangsschaltung 191 einer Unterscheidung
nach dem Vorhandensein oder Fehlen unterworfen worden sind, als
Hoch/Niedrig-Signale über
Signalleitungen 198 und 199 an die Zentraleinheit 193 übertragen.
Die Zentraleinheit 193 ist so beschaffen, dass sie in dem
mit C in 5 bezeichneten Zeitverlauf eine
Unterbrechungsverarbeitung ausführt,
wenn der Spannungspegel der Signalleitung 198 vom niedrigen
zum hohen Pegel gewechselt hat.
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Andererseits
sind der BCAS 13 und der SCAS 14 angeordnet, wie
es in 7 gezeigt ist; 7 ist eine
Vorderansicht der Brennkraftmaschine. In einer Nockenabdeckung 60 ist
die Signalscheibe 15, die an der Nockenwelle angebracht
ist, gegenüber
einer Kurbelwelle 50 installiert und dreht sich mit der
halben Frequenz der Kurbelwelle 50. Die räumlichen
Beziehungen sind in 8 gezeigt. Der BCAS 13 und
der SCAS 14 sind an Vorsprüngen der Signalscheibe 15 angebracht. 9 zeigt
eine Seitenansicht des in 8 gezeigten
Zustands, mit der die Konfiguration veranschaulicht wird, mittels
derer Änderungen
des Magnetfelds des an der Signalscheibe 15 vorgesehenen
Vorsprungs 61 erfasst werden.
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10 zeigt
eine weitere Erfassungseinrichtung, in der der BCAS 13 und
der SCAS 14 an der äußeren Umfangsfläche der
Signalscheibe 15 angeordnet sind. Die Sensoren 13 und 14 können entweder so
wie es in 9 oder in 10 gezeigt
ist, oder in Form einer Kombination dieser Darstellungen angeordnet
sein. Nebenbei sei angemerkt, dass der Vorsprung 61 (konvex)
selbstverständlich
durch eine bestimmte Nut (konkav) ersetzt sein kann.
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11 ist
ein Blockschaltplan zur Erläuterung
des Zylinderidenitifizierungsverfahrens gemäß der Erfindung. Das BCAS-Signal wird in eine
Eingangsverarbeitungseinrichtung 210 eingegeben und von
Rauschkomponenten und dergleichen gereinigt. Dann zählt eine
Signalzähleinrichtung 230 einen Zähler jedes
Mal hoch, wenn das Signal eingegeben wird, um zu überwachen,
wie oft das BCAS-Signal eingegeben wird. Eine FLAG (0, 1)-Erzeugungseinrichtung 240 invertiert
anhand eines Signals von der Eingangsverarbeitungseinrichtung 210 den FLAG-Zustand
jedes Mal zwischen 0 und 1, wenn das Signal von der Eingabeverarbeitungseinrichtung 210 eingegeben
wird. Gleichzeitig wird das SCAS-Signal ebenfalls von Rauschkomponenten
und dergleichen durch eine weitere Eingabeverarbeitungseinrichtung 220 gereinigt
und an eine Bitvorbereitungseinrichtung 250 übertragen.
Die Bitvorbereitungseinrichtung 250 bereitet anhand der
Signale von der FLAG (0, 1)-Erzeugungseinrichtung
und von der SCAS-Signal-Eingangsverarbeitungseinrichtung 220 ein
Bitmuster vor. Das Bitmuster wird unter Verwendung eines Bytes (acht
Bits) des in 6 gezeigten RAM 195 als
Register für
die Bitmuster-Unterscheidung
vorbereitet. Das Register für
die Bitmuster-Unterscheidung
wird jedes Mal, wenn das Signal von der FLAG (1, 0)-Erzeugungseinrichtung 240 invertiert wird
(zwischen 0 und 1), um ein Bitäquivalent
nach links verschoben. Außerdem
wird das niedrigstwertige Bit des Bitmuster-Register jedes Mal,
wenn ein Signal von der Eingangsverarbeitungsschaltung 220 für das SCAS-Signal
eingegeben wird, nach 1 geändert.
Wenn das Signal von der FLAG (0, 1)-Erzeugungseinrichtung 240 im
gleichen Zustand bleibt und ein Signal von der Eingangsverarbeitungseinrichtung für das SCAS-Signal
zweimal eingegeben wird, wird von einer Mehrfacheingang-Verarbeitungseinrichtung 260 eine
Verarbeitung ausgeführt,
um das niedrigstwertige Bit nach 0 zu ändern, nachdem das Bitmuster-Register
nach links verschoben worden ist. Somit lautet die Sequenz des Bitmusters „10". In 1 ist
ein Beispiel gezeigt, in dem der oben beschriebene Prozess auf eine
Dreizylinder-Brennkraftmaschine angewendet wird. Der Zustand des
Bitmuster-Registers wird, wie gezeigt, als Sequenz 011011110...
erzeugt. Dann wird das von der Bitmuster-Vorbereitungseinrichtung 250 erzeugte
Bitmuster an eine Zylinderidentifizierungseinrichtung 280 übertragen,
damit diese die Zylinderidentifizierung ausführt. Die Zylinderidentifizierung
wird erzielt, wenn eine Zylinderidentifizierungskriterium-Speichereinrichtung 270 vorgegebene
Daten entnimmt und deren Identität
mit dem Bitmuster bestätigt.
Das Verfahren wird im Folgenden beschrieben. Zunächst wird der Zählstand
der Signalzähleinrichtung 230 überwacht,
wobei dann, wenn der Zählstand 3 ist
(d.h., wenn das BCAS-Signal dreimal eingegeben worden ist), ein
Bitmuster mit der Sequenz 110 beurteilt wird, das die Bedeutung
eines Verdichtungshubs des Zylinders 2 hat. In anderen
Fällen
werden ein Bitmuster mit der Sequenz 110, das die Bedeutung
eines Kompressionshubs des Zylinders 1 hat, oder ein Bitmuster
mit der Sequenz 011, das die Bedeutung eines Verdichtungshubs
des Zylinders 3 hat, beurteilt. Wenn daher ein BCAS-Signal
dreimal eingegeben worden ist, ist eine Zylinderidentifizierung
fehlerfrei möglich.
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Nun
wird ein Ausfallsicherungsverfahren, das bei einem BCAS-Fehler angewendet
wird, beschrieben. 12 ist ein Blockschaltplan zur
Erläuterung
einer Ausfallsicherungseinrichtung. In einer Kurbelwinkelsensor-Anomalie-Erfassungseinrichtung (CAS-Anomalie-Erfassungseinrichtung) 300 wird
ein BCAS-Signal eingegeben. Der BCAS wird als anomal beurteilt,
wenn trotz der Eingabe eines SCAS-Signals kein BCAS-Signal eingeht.
In diesem Fall wird der als anomal beurteilte Sensor abgeschaltet,
gefolgt vom Schalten zu einer Zylinderidentifizierung, die mit der
herkömmlichen
Zylinderidentifizierung, die ausschließlich normale Sensoren verwendet, äquivalent
ist. Falls die Beurteilung eine Normalität ergibt, wird ein Schalter 350 geschlossen,
während ein
Schalter 360 geöffnet
wird, so dass das BCAS-Signal an eine Zündzeitpunkt-/Einspritzzeitpunkt-Berechnungs-einrichtung 340 geliefert
wird. Falls die Beurteilung eine Anomalie ergibt, werden die Schalter 350 und 360 geschlossen
bzw. geöffnet,
so dass die Zündzeitpunkt-/Einspritzzeitpunkt-Berechnungseinrichtung 340 eine
Verarbeitung anhand eines Signals von einer Phasendifferenz-Korrektureinrichtung 320 ausführt. Hierbei
ist es wichtig, die Inhalte der Phasendifferenz-Korrektureinrichtung 320 zu
beschreiben. Zunächst
werden an eine Phasendifferenz-Erfassungseinrichtung 310 ein
BCAS-Signal und
ein SCAS-Signal übertragen.
Die Zeitperiode ab der Eingabe des SCAS-Signals bis zur Eingabe
des BCAS-Signals wird gemessen, um das Zeitverhältnis zu erhalten. Dieses Verfahren
wird mit Bezug auf 1 erläutert. Sobald die Zylinderidentifizierung
erfolgt ist, werden den BCAS-Signalen (Basis-CS) in 1 die
Bezugszeichen B0 bis B6 zugewiesen, wodurch es möglich ist, die Signalpositiorien
zu bestimmen. B0 bezeichnet die Position der Zylinderidentifizierung.
In ähnlicher
Weise werden den SCAS-Signalen (Unter-CS) die Bezugszeichen C0 bis
C6 zugewiesen. Da somit Signale mit den gleichen angehängten Ziffern,
z.B. B0 und C0, die gleiche Vorsprungsposition auf der Signalplatte
nutzen, sind ihre Phasen bekannt, falls die Zeitdifferenz zwischen
ihnen angegeben wird. Da ein Zyklus der Brennkraftmaschine von einem
Signal C0 zum nächsten
Signal C0 dauert, kann der Phasenwinkel durch die folgende Gleichung
(3) berechnet werden: BSANGL
= B0C0INT/C0INT × 720 (3) wobei BSANGL
der CAS-Phasenwinkel, B0C0INT das Intervall zwischen den Zeitpunkten
C0 und B0, und C0INT das Intervall zwischen den Zeitpunkten C0 und
C0 bezeichnet.
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Die
Berechnung gemäß Gleichung
(3) ergibt den Verzögerungswinkel
von BCAS gegenüber SCAS.
Dann sagt die Phasendifferenz-Korrektureinrichtung 320 anhand
des CAS-Phasenwinkels die Positionen der Auftritte von Bn (n = 0-6),
die in eine Zeitbasis umgesetzt, werden, vorher. Da das Verfahren
für die
Winkel/Zeit-Umsetzung während
des Betriebs einer Brennkraftmaschine den Fachleuten bekannt ist,
wird ihre Erläuterung
hier weggelassen. Wie bisher beschrieben worden ist, sagt die Phasenkorrektureinrichtung
bei einem fehlerhaften Betrieb des BCAS die Position des Auftritts
des BCAS-Signals anhand des SCAS-Signals unter Verwendung des im
Voraus berechneten BSANGL vorher und gibt ein geeignetes Signal
für die
Zündzeitpunkt-/Einspritzzeitpunkt-Berechnungseinrichtung
aus, so dass ein fortgesetzter Betrieb der Brennkraftmaschine möglich ist.
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Zusammen
mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine werden Erfassungssignale
vom ersten Sensor (BCAS) und vom zweiten Sensor (SCAS) geliefert.
Das Register für
die Bitmuster-Unterscheidung
wird jedes Mal, wenn ein Signal vom ersten Sensor (BCAS) eingegeben
wird, um ein 1-Bit-Äquivalent
nach links verschoben. Außerdem
wird das niedrigstwertige Bit des Bitmuster-Registers jedes Mal,
wenn vom zweiten Sensor (SCAS) ein Signal übertragen wird, nach 1 geändert. Falls
ein Signal vom zweiten Sensor (SCAS) erzeugt wird, bevor vom ersten
Sensor (BCAS) ein Signal erzeugt wird (d.h. falls das erste Signal
zweimal erzeugt wird) wird das niedrigstwertige Bit nach 0 geändert, nachdem
das Bitmuster-Register nach links verschoben worden ist. In 1 ist
ein Beispiel gezeigt, in dem der oben beschriebene Prozess auf eine
Dreizylinder-Brennkraftmaschine
angewendet wird. Der Zustand des Bitmuster-Registers wird mit der
Sequenz 011011110... erzeugt. Die Zylinderidentifizierung wird entsprechend
dem Eingangszustand des ersten Sensors (BCAS) klassifiziert. Falls
daher ein Signal vom ersten Sensor (BCAS) dreimal eingegeben wird,
hat ein Bitmuster mit der Sequenz 110 die Bedeutung des Verdichtungshubs
des Zylinders 2. In anderen Fällen wird das Bitmuster geprüft, wenn
ein Signal vom ersten Sensor zum nächsten Mal (d.h. zum vierten
Mal) eingegeben wird. Ein Bitmuster mit der Sequenz 110 hat
die Bedeutung des Verdichtungshubs des Zylinders 1, während ein
Bitmuster mit der Sequenz 011 die Bedeutung des Verdichtungshubs
des Zylinders 3 hat. Wenn daher ein Signal vom ersten Sensor (BCAS)
vier Mal eingegeben worden ist, ist eine Zylinderidentifizierung
fehlerfrei möglich.
Ferner wird bei einem Fehler des ersten Sensors (BCAS) eine Zylinderidentifizierung
durch den zweiten Sensor (SCAS) für die Steuerung der Kraftstoffzufuhr
und der Zündung
erzielt.
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Die 13 und 14 zeigen
die Ergebnisse von Brennkraftmaschinen, bei denen eine Zylinderidentifizierungsvorrichtung
des Standes der Technik bzw. der Erfindung verwendet wird im Praxistest.
Beide Figuren zeigen das Häufigkeitsmuster
der Drehzahlen während
des Anlassens einer Brennkraftmaschine. 13 zeigt
den Fall, in dem eine Zylinderidenitifizierungsvorrichtung des Standes
der Technik verwendet wird, wobei ein Fehler bei der Zylinderidentifizierung
wegen großer
Drehzahlschwankungen zum Zeitpunkt des Anlassens des Motors wiederholt wurde,
so dass mehr als drei Sekunden zum Anlassen erforderlich waren.
Andererseits zeigt 14 den Fall, in dem die erfindungsgemäße Zylinderidentifizierungsvorrichtung
verwendet wurde, wobei die Zylinderidentifizierung sofort erzielt
wurde, da die nachteilige Wirkung von Drehzahlschwankungen keinen
Einfluss hatte und der Motor in weniger als einer Sekunde angelassen
wurde. Diese Ergebnisse sind in den 15 bzw. 16 statistisch
dargestellt. 15 zeigt die Verteilung der
Anlasszeitpunkte bei Verwendung einer herkömmlichen Zylinderidentifizierungsvorrichtung,
während 16 die
Verteilung der Anlasszeitpunkte bei Verwendung einer erfindungsgemäßen Zylinderidentifizierungsvorrichtung
zeigt. Diese Diagramme verdeutlichen, dass die Implementierung der
erfindungsgemäßen Zylinderidentifizierungsvorrichtung
eine Reduzierung sowohl der Schwankungen als auch der absoluten
Länge des Anlasszeitpunkts
ermöglicht.
Zum Zeitpunkt des Anlassens einer Brennkraftmaschine kann daher
die Zylinderidentifizierung ausgeführt werden, bevor die Nockenwelle
eine vollständige
Umdrehung ausführt, d.h.
bevor die Kurbelwelle zwei Umdrehungen ausführt, ferner besteht aufgrund
der Tatsache, dass die Zylinderidentifizierung ohne Verwendung des
Zeitverhältnisses
zwischen den Zylindern erzielt wird, nicht die Gefahr einer Fehlidentifizierung,
selbst wenn die Brennkraftmaschine erheblichen Drehzahlschwankungen
unterliegt. Selbst bei einem fehlerhaften Betrieb des BCAS können die
Kraftstoffzufuhr und die Zündung
der Brennkraftmaschine durch den SCAS gesteuert werden, so dass
ein Anhalten der Brennkraftmaschine verhindert werden kann.