DE3641130C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Detektion des Zylinderdrucks einer Brennkraftma­ schine in Abhängigkeit der Drehwinkellage der Kurbelwelle, wie es im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben ist.

In den letzten Jahren sind zunehmend Verfahren zum Detektieren des Zylinderdrucks bei Brennkraftmaschinen übernommen worden, bei denen die detektierten Werte dazu verwendet werden, den Betrieb der Maschine zu steuern. Ein solches Verfahren ist beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 58 (1983) 33 394 offenbart worden. Abgesehen von dieser Veröffent­ lichung ist eines dieser verschliedenen, zu diesem Zweck vorgeschlagenen Verfahren in Fig. 17 veranschaulicht. Wie in Fig. 17(A) gezeigt ist, wird bei diesem bekann­ ten Verfahren das Ausgangssignal eines Drucksensors 500, der nahe bei einer Zylinderverbrennungskammer angebracht ist, zu einer Steuereinheit 502 geschickt, wo es einem Eingangsanschluß eines Komparators 504 zugeführt wird. Ein Referenzwert von einer Entschei­ dungseinheit 508, bei der es sich um einen Mikrorechner oder dergleichen handeln kann, wird dem anderen An­ schluß des Komparators 504 über einen D/A-Wandler 506 zugeführt. Wie in Fig. 17(B) gezeigt ist, ändert sich das Ausgangssignal des Komparators in Abhängigkeit von der Beziehung zwischen der Wellenform des Sensor­ ausgangssignals und der Position des Referenzwerts. Während das Ergebnis des Vergleichs fortgesetzt diskri­ miniert wird und der Referenzwert entsprechend geändert wird, macht die Entscheidungseinheit ausgehend vom Impulsausgangssignal des Komparators eine Bestimmung, wenn der Referenzwert in unmittelbare Nähe des maxi­ malen Ausgangswerts des Sensors gelangt ist. Es wird angenommen, daß der Referenzwert zu dieser Zeit dem Druckspitzenwert nahekommt.

Da bei diesem bekannten Verfahren jedoch nur ein einziger Referenzwert für den Vergleich mit der Druck­ wellenform verwendet wird, ist es in der Detektions­ geschwindigkeit langsam und es ist insbesondere während des Maschinenbetriebs mit hoher Drehzahl nicht in der Lage, den Änderungen im Zylinderdruck ausreichend zu folgen bzw. diese nachzusteuern. Das Verfahren ist überdies auch in bezug auf Genauigkeit nicht zufrie­ denstellend.

In der DE-OS 29 16 583 ist eine Vorrichtung zum Messen von Parametern, einschließlich des maximalen Zylin­ derdrucks, von Kolbenmaschinen beschrieben. Analoge Ausgangssignale von Drucksensoren werden in digitale Signale umgewandelt, um den maximalen Zylinderdruck zu erhalten. Zu diesem Zweck werden ein AD-Wandler und ein Oszillator verwendet, wobei eine Vergleichs­ einrichtung und eine numerische Referenzgröße vor­ gesehen sind. Die bekannte Vorrichtung ist vom Auf­ bau her kompliziert und kostspielig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Detektion des Zylinderdrucks einer Brennkraftmaschine zu schaffen, die die obigen Nachteile bekannter Vorrichtungen nicht aufweist, ausgezeich­ nete Nachlauf- bzw. Nachführungseigenschaften besitzt und mit verbesserter Genauigkeit arbeitet.

Dieser Aufgabe ist bei einer Vorrichtung den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterge­ staltungen dieser Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung für den Zylinderdruck umfaßt eine an einer Brennkraftmaschine angeordnete Detektionseinrichtung zur Detektion des Zylinderdrucks, eine Vergleichseinrichtung zum Auf­ nehmen des Ausgangssignals der Detektionseinrichtung und zum Vergleichen dieses Ausgangssignals mit zwei Referenzwerten unterschiedlicher Größe, eine mit der Vergleichseinrichtung verbundene Diskriminations/Steu­ ereinrichtung zum Diskriminieren von deren Ausgangs­ signal und eine der Referenzgröße zugeordnete Änderungseinrichtung, die mit der Vergleichseinrichtung und der Diskriminations­ einrichtung verbunden ist und die Referenzwerte ent­ sprechend von der Diskriminations/Steuereinrichtung empfangenen Signalen ändert, um zu bewirken, daß einer der Referenzwerte den maximalen Ausgangssignalwert des Sensors annähert, wobei angenommen wird, daß dieser angenäherte Referenzwert den maximalen Zylinderdruck darstellt.

Da erfindungsgemäß zwei Referenzwerte vorgesehen wer­ den, mit denen das Ausgangssignal des Drucksensors verglichen wird, ist die Suchzeit verkürzt, so daß ein genaues Nachverfolgen des Zylinderdrucks selbst während eines Maschinenbetriebs mit hoher Drehzahl möglich ist. Da einer der Referenzwerte an den maximalen Wert des Zylinderdrucks nur angenähert wird, nachdem die beiden Referenzwerte so eingestellt worden sind, daß der maxi­ male Wert zwischen sie fällt, ist es überdies möglich, den einen Referenzwert sehr nahe an den Maximalwert an­ zunähern, wodurch der Meßfehler auf ein Minimum her­ abgesetzt wird. Dieser Referenzwert wird dann als der den maxi­ malen Zylinderdruck darstellender Wert angesehen.

In der nachfolgenden Beschreibung wird die Erfindung anhand von Figuren erläutert. Davon zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht zur Erläuterung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 ein Blockdiagramm, das den Aufbau der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung mehr im einzelnen darstellt;

Fig. 3 Wellenformdiagramme des Ausgangssignals des Komparatorkreises der Vorrichtung von Fig. 2;

Fig. 4 Wellenformdiagramme, die die zeitlichen Bezie­ hungen beim Detektionsbetrieb veranschau­ lichen;

Fig. 5 Wellenformdiagramme zur Erläuterung der Berechnung des Kurbelwinkels zur Zeit des maximalen Zylinderdrucks;

Fig. 6 ein Zeitdiagramm, das das Ein/Aus-Intervall eines Multiplexer-Torkreises darstellt;

Fig. 7 ein Flußdiagramm, das den Torumschaltbetrieb des Multiplexers veranschaulicht;

Fig. 8 ein Blockdiagramm ähnlich dem in Fig. 2, in dem ein zweites Ausführungsbeispiel der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung dargestellt

Fig. 9 Wellenformdiagramme, die das Ausgangssignal des Komparatorkreises des in Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispiels darstellen;

Fig. 10 ein Blockteildiagramm eines dritten Ausfüh­ rungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 11 ein Flußdiagramm zur allgemeinen Erläuterung der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 12 ein Flußdiagramm, das die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung mehr im einzelnen ver­ anschaulicht;

Fig. 13 ein Flußdiagramm, das die Berechnung des Kurbelwinkels zur Zeit des maximalen Zylinderdrucks veranschaulicht;

Fig. 14 ein Flußdiagramm, das die Arbeitsweise einer alternativen Vorrichtung veranschaulicht;

Fig. 15 ein Flußdiagramm, das die Arbeitsweise einer weiteren Vorrichtung veranschaulicht;

Fig. 16 ein Flußdiagramm, das die Arbeitsweise einer weiteren Vorrichtung veranschaulicht; und

Fig. 17 ein Beispiel zum Stand der Technik.

Die Vorrichtung ist in Fig. 1 schematisch veranschaulicht. Sie umfaßt eine Zylinderdruck-Detektionsein­ richtung 10, die an der Brennkraftmaschine angeordnet ist, eine Vergleichseinrichtung 12 zum Vergleichen des Ausgangssignals der Druckdetektionseinrichtung mit zwei Referenzwerten unterschiedlicher Größe, eine Diskrimi­ nations/Steuereinrichtung 14, die mit der Vergleichs­ einrichtung verbunden ist, um deren Ausgangssignal zu diskriminieren, und eine Referenzwert-Änderungseinrich­ tung 16, die mit der Vergleichseinrichtung der Diskri­ minations/Steuereinrichtung verbunden ist. Die Refe­ renzwert-Änderungseinrichtung ändert die Referenzwerte gemäß den von der Diskriminations/Steuereinrichtung empfangenen Befehlen, um zu bewirken, daß einer der Referenzwerte den maximalen Ausgangssignalwert des Drucksensors annähert, d. h. in unmittelbare Nähe des maximalen Ausgangssignalwerts gelangt. Es wird ange­ nommen, daß dieser genäherte Referenzwert den maximalen Wert des Zylinderdrucks darstellt, und er wird als das detektierte Ergebnis ausgegeben.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das die Anordnung der unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen Vorrichtung mehr im einzelnen zeigt. In Fig. 2 sind piezoelektrische Drucksensoren dargestellt, die die Zylinderdruck-Detektionseinrichtung 10 bilden. Die Drucksensoren 20 sind mit Außengewinde versehen und sind in Löcher mit Innengewinde eingeschraubt, die in der Wand eines Zylinderkopfes 22 vorgesehen sind, so daß sie in die Brennkammern der entsprechenden Zylinder sehen. Die Sensoren sind somit in der Lage, den Ver­ brennungsdruck im Inneren der entsprechenden Zylinder zu detektieren. Wie festgestellt wird, bezieht sich das veranschaulichte Ausführungsbeispiel auf eine 4-Zylinder-Maschine.

Die Ausgangssignale der vier Sensoren werden jeweils vier Ladungsverstärkern 24 zur Ladungs/Spannungs­ umwandlung zugeführt und die umgewandelten Signale werden einer Steuereinheit 26 übermittelt, wo sie in einen Multiplexer 28 eingegeben werden, der als Toreinrichtung dient: Der Multiplexer 28 schaltet sequentiell von Tor zu Tor, um die Ausgangssignale der vier Drucksensoren 20 einem Tiefpaßfilter in einer nachfolgenden Stufe in der Zündungsreihenfolge der Zylinder zuzuführen. (Die Funktion des Multiplexers wird später vollständiger beschrieben.) Das Tiefpaß­ filter eliminiert Hochfrequenzbestandteile, die durch Klopfen und dergleichen verursacht werden.

Die Stufe, die auf das Tiefpaßfilter folgt, ist ein Vergleichskreis 32, der die Vergleichseinrichtung 12 bildet. Bei der veranschaulichten Anordnung wird der Kreis 32 durch einen Fensterkomparator gebildet, der aus einem ersten Komparator 32 a und einem zweiten Komparator 32 b besteht. Der invertierende Eingangs­ anschluß des ersten Komparators 32 a und der nicht­ invertierende Eingangsanschluß des zweiten Komparators 32 b sind mit dem Ausgangsanschluß des Tiefpaßfilters 30 verbunden. Andererseits werden die Ausgangsanschlüsse der Komparatoren durch Dioden 32 c bzw. 32 d geführt, und sind zu einem Verbindungspunkt 32 e nach vorne gerich­ tet, der wiederum über einen Widerstand 32 f mit einer Versorgungswelle 32 g verbunden ist.

Ein Referenzwert-Änderungskreis 34 entspricht der in Fig. 1 dargestellten Referenzwert-Änderungseinrichtung 16. Beim veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist der Referenzwert-Änderungskreis 34 durch einen ersten D/A­ Kreis 34 a und einen zweiten D/A-Kreis 34 b gebildet. Der Ausgangsanschluß des ersten D/A-Kreises 34 a ist mit dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß des ersten Kompa­ rators 32 a verbunden, während der Ausgangsanschluß des zweiten D/A-Kreises 34 b mit dem invertierenden Ein­ gangsanschluß des zweiten Komparators 32 b verbunden ist.

Ein Mikrorechner 36 bildet die in Fig. 1 veranschau­ lichte Diskriminations/Steuereinrichtung 14. Der Mikrorechner 36 besitzt eine gedruckte Eingangs/Aus­ gangsschaltung 36 a (I/O-Schaltung), eine Zentraleinheit (CPU) 36 b, einen Nur-Lesespeicher (ROM) 36 c, und einen Schreib-Lesespeicher (RAM) 36 d. Der Mikrorechner 36 nimmt die Ausgangssignale des ersten und zweiten Komparators 32 a, 32 b vom Verbindungspunkt 32 e auf und gibt an die beiden Komparatoren über den ersten und zweiten D/A-Keis 34 a, 34 b Referenzwerte aus. Ein Kurbelwinkelsensor 38 dient zur Detektion des Winkels einer (nicht gezeigten) Kurbelwelle, mit der Kolben 40 verbunden sind. Der Sensor 38 erzeugt einmal je 720° Kurbelwellendrehung ein Zylinderidentifizie­ rungssignal, einmal je 180° Drehung der Kurbelwelle ein oberes Totpunkt- bzw. TDC-Signal und einmal je 30° Drehung der Kurbelwelle ein Einheitswinkel-Signal und übermittelt diese Signale dem Mikrorechner 36. Der Mikrorechner 36 bestimmt den maximalen Verbrennungs­ druck und den Maximaldruckwinkel für die entsprechenden Zylinder und stellt auf der Basis des Signals vom Kurbelwinkelsensor 38 die Zündverstellung ein und zündet das Kraftstoff/Luftgemisch in den Verbrennungs­ kammern der entsprechenden Zylinder über einen Ver­ teiler 42 und Zündkerzen 44.

Im folgenden wird die Funktion der Vorrichtung unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert.

Die Ausgangssignale von den Drucksensoren 20 werden über den Multiplexer 28 und das Tiefpaßfilter 30 geführt und auf einen Eingangsanschluß des ersten und des zweiten Komparators 32 a, 32 b gegeben, die den Fensterkomparator bilden. Inzwischen gibt der Mikro­ rechner 36 zwei Referenzwerte mit unterschiedlichem Anfangswert aus, die an den ersten und zweiten D/A-Wandler 34 a bzw. 34 b übermittelt werden, damit sie analog umgewandelt und den entsprechenden anderen Anschlüssen der Komparatoren zugeführt werden. Es wird festgelegt, daß das Referenzwert-Eingangssignal zum ersten Komparator ref 1 und das Eingangssignal zum zweiten Komparator ref 2 ist. Dann wird die Beziehung zwischen der Ausgangswellenform des Drucksensors und den Referenzwerten in den Komparatoren wie eine der in den Fig. 3(A), (B) bzw. (C) gezeigten Beziehungen. Wenn ref 1 und ref 2 beide größer als der Maximalwert (auf der Hochspannungsseite) der Ausgangssignalwellenform des Drucksensors sind, wie in Fig. 3(A) gezeigt ist, wird demzufolge das Ausgangssignal des Vergleichskreises niedrig (L), und es wird kein Impuls erzeugt. Da im Fall (B) von Fig. 3 der Maximalwert der Wellenform höher als ref 1 und ref 2 ist, wird das Impulsausgangs­ signal des Vergleichskreises nur für die zwischen ref 1 und ref 2 liegenden Teile hoch (H) und bleibt niedrig (L) für die Teile oberhalb und unterhalb der Referenz­ werte. Es werden auf diese Weise zwei Impulse erzeugt. Im Fall von Fig. 3(C) fällt der Maximalwert der Wellen­ form zwischen ref 1 und ref 2, so daß das Ausgangssignal des Vergleichskreises nur für den Teil H wird, der ref 2 überschreitet, und es wird ein einziger Impuls erzeugt. Auf diese Weise ist es möglich, die Beziehung zwischen der Wellenform und den Referenzwerten aus der Anzahl der ausgegebenen Impulse festzustellen. Außerdem ist es möglich, die Nähe zwischen dem Maximalwert der Wellen­ form und den Größen der Referenzwerte ausgehend von der Impulsbreite eines einzigen Impulses oder vom Intervall zwischen zwei Impulsen festzustellen.

Da die Ausgangssignale der beiden Komparatoren, die das Ergebnis des Vergleichs darstellen, über den Verbin­ dungspunkt 32 e in den Mikrorechner 36 eingegeben werden, ist der Mikrorechner in der Lage, die Beziehung hinsichtlich Position und Nähe zu diskriminieren, und er ist auf Basis dieser Diskrimination in der Lage, die Referenzwerte ausgehend von ihren Anfangsgrößen zu ändern und an die jeweiligen Komparatoren den neuen Referenzwert über die entsprechenden D/A-Wandler auszugeben.

Was die Reihenfolge der Ausführung der Funktionen anbelangt, so wird im Fall, daß das Ergebnis des Vergleichs ausfällt, wie es in den Fig. 3(A) oder (B) dargestellt ist, das Prinzip angewendet, zuerst die Referenzwerte zu verschieben, um die in Fig. 3(C) dargestellte Lage zu erhalten, und sie dann weiter nach oben oder nach unten zu verschieben, um die in Fig. 3(D) oder (E) gezeigte Lage zu erhalten. Die in Fig. 3(D) dargestellte Beziehung kann ausgehend von Fig. 3(C) erhalten werden, indem ref 1 (zur Niederspannungs­ seite hin) unter den Maximalwert der Wellenform er­ niedrigt wird. Wenn dies geschehen ist, nimmt die Anzahl von durch den Vergleichskreis aus­ gegebenen Impulsen auf zwei zu, gerade nachdem ref 1 unter den Maximalwert gelangt, was eine Anzeige ergibt, daß die Größe von ref 1 zu diesem Zeitpunkt in sehr großer Nähe zum maximalen Zylinderdruckwert (Pmax) liegt. Die in Fig. 3(E) dargestellte Beziehung kann aus der in Fig. 3(C) gezeigten Beziehung erhalten werden, indem ref 2 angehoben wird um zu bewirken, daß die Impulsbreite schmaler wird und schließlich verschwin­ det. Aus Gründen ähnlich den gerade erläuterten Gründen kann für sämtliche Zwecke und Ziele angenommen werden, daß der Wert von ref 2 dieses Mal mit dem maximalen Zylinderdruckwert identisch ist.

Es wird nun eine detaillierte Erläuterung der Arbeitsweise dieser Vorrichtung gegeben.

In Fig. 4 ist die zeitliche Beziehung veranschaulicht, die in den Detektionsbetrieb einbezogen ist. Zur Er­ leichterung des Verständnisses wird die Erläuterung in bezug auf einen einzigen Zylinder, nämlich den ersten Zylinder, gegeben. Es wird nun auf Fig. 4 Bezug ge­ nommen. Der (die) durch den Vergleichskreis während des Kurbelwinkelintervalls "x" ausgegebene(n) (Impuls(e) wird (werden) gehalten bzw. verriegelt, der Zustand der gehaltenen Ausgangsimpulse wird während des Intervalls "y" diskriminiert und die Referenzwerte werden während des Intervalls "z" geändert. In den dem ersten Zyklus folgenden Zyklen wird dasselbe Halten etc. der Impulse beim Intervall (x) wiederholt und so weiter. Wenn der Maximalwert einmal detektiert worden ist, wird der Endwert von ref 1 und ref 2 im vorhergehenden Zyklus verwendet. Demzufolge ist es möglich, die Anzahl von Änderungen herabzusetzen, die im zweiten und späteren Zyklen ausgeführt werden, und dies ermöglicht die Detektion des Maximalwerts in einer relativ kurzen Zeit.

In Fig. 5 ist gezeigt, wie auf die Detektion des maximalen Zylinderdruckwerts folgend der Kurbelwinkel, bei dem der Maximalwert aufgetreten ist (der Maximaldruck-Winkel R pmax) durch eine Zeit/Winkelberechnung erhalten wird. Es sei beispielsweise angenommen, daß der maximale Zylinderdruck dadurch detektiert worden ist, daß die Zeit festgestellt wurde, zu der zwei Impulse gemäß dem für die Fig. 3(D) verwendeten Verfahren erzeugt wurden. In diesem Fall liegt ref 1 direkt unterhalb des Maximal­ werts und der Spitzenwert der Wellenform oberhalb von ref 1 hat eine Form annähernd einem gleichseitigen Drei­ eck, was bedeutet, daß der Mittelpunkt zwischen den beiden Impulsen als die Position des maximalen Zylin­ derdruckwerts diskriminiert werden kann. Der Mikro­ rechner 36 kann daher das für den betreffenden Zylinder durch den Kurbelwinkelsensor 38 ausgegebene TDC-Signal als Referenzzeitpunkt verwenden und kann den Zeitablauf zwischen diesem Referenzzeitpunkt und dem Ende des ersten Impulses (Zeitintervall "ta") und dem Zeitablauf zwischen diesem und dem Beginn des zweiten Impulses "tb" bestimmen, wonach die zwischen dem Referenz­ zeitpunkt und dem Mittelpunkt zwischen den beiden Impulsen verstrichene Zeit als "(ta + tb)/2" erhalten werden kann. Indem dieser Wert als "tpmax" definiert wird und mit einem Zeit/Winkel-Umwandlungsfaktor "k" multipliziert wird, der bezüglich der Maschinendrehzahl in diesem Augenblick kompensiert ist, ist es dann möglich, den Kurbelwinkel in Termen der Winkelver­ setzung ausgehend vom Kurbelwinkel bei TDC zu erhalten. Der Faktor k kann als das Produkt der Anzahl der Ma­ schinenumdrehungen pro Sekunde mit 360° erhalten werden. Es ist andererseits möglich zu bewirken, daß der Kurbelwinkelsensor 38 ein oder zwei Einheits­ winkelsignale erzeugt, und den Winkel direkt zu erhalten, indem die Einheitswinkelsignale aufsummiert werden.

Es wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 6 und 7 die Torschaltfunktion des Multiplexers 28 erläutert. Der Multiplexer 28 arbeitet, so daß er die Ausgangssignale der vier Drucksensoren 20 sequentiell dem Tiefpaßfilter 30 entsprechend vom Mikrorechner 36 empfangenen Be­ fehlen zuführt. Es wird beispielsweise der erste Zylinder in der Zündfolge (d. h. 1. Zylinder) genommen, und Fig. 6 zeigt dann das Winkelintervall, über das das Ausgangssignal des diesem Zylinder zugeordneten Sensors dem Tiefpaßfilter 30 zugeführt wird. Wie festgestellt werden kann, ist dieses Intervall unter Berücksich­ tigung von Klopfdetektion und dergleichen eingestellt worden, so daß es sich von einem Punkt 30° nach dem oberen Totpunkt (ATDC) des vorhergehenden Zylinders in der Zündreihenfolge (2. Zylinder) bis zu einem Punkt 30° ATDC des aktuellen Zylinders in der Zündreihenfolge (1. Zylinder) erstreckt, wobei die Zündreihenfolge und die Zylinderadressen sind: 1. Zylinder (n = 1), 3. Zylinder (n = 2), 4. Zylinder (n = 3) und 2. Zylinder (n = 4). Da die Anordnung derart ist, daß das Zylinder­ identifizierungssignal bei einem festgelegten Winkel folgend auf einen Punkt 30° ATDC des letzten (2.) Zylinders in der Zündreihenfolge, aber vor dem oberen Totpunkt (TDC) des ersten Zylinders erzeugt wird, ist es des weiteren möglich, den Zylinder durch die Ankunft des Identifizierungssignals zu identifizieren.

Es wird nun hauptsächlich unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm von Fig. 7 der Multiplexbetrieb be­ schrieben. Beim Schritt 50 wird auf die Ankunft des Zylinderidentifizierungssignals gewartet. Wenn seine Ankunft bestätigt worden ist, wird die Zylinderadresse beim Schritt 52 auf n = 1 gesetzt, da es dann möglich ist, den nächsten zu zündenden Zylinder als den 1. Zylinder zu identifizieren. Beim Schritt 54 wird die Ankunft des TDC-Signals für den 1. Zylinder bestätigt, und beim Schritt 56 wird eine Messung einer 30°-Än­ derung im Kurbelwellenwinkel begonnen. (Diese Messung wird in Termen der Zeit ausgeführt, indem die Zeit gemessen wird, die von der Kurbelwelle benötigt wird, um sich bei der augenblicklichen Maschinendrehzahl um 30° zu drehen.) Wenn der Verlauf der festgelegten Zeit beim Schritt 58 bestätigt worden ist, wird beim Schritt 60 ein Befehl an den Multiplexer abgesandt, um 1 zur laufenden Adresse (n = 1 + 1 = 2) zu addieren, wobei auf diese Weise die Adresse so geändert wird, daß sie die Adresse des 3. Zylinders wird und eine Torschaltung n = 2 ausgeführt wird.

Anschließend wird ein Umschalten auf ähnliche Weise für den 4. und 2. Zylinder ausgeführt (Schritt 62 - 80). Wenn beim Schritt 82 eine Vorbewegung im Kurbelwellen­ winkel von 30° ATDC des letzten Zylinders in der Zündreihenfolge (2. Zylinder) bestätigt wird, wird beim Schritt 84 ein Befehl ausgegeben, um das Tor auf den 1. Zylinder zu schalten. Hierfür wird festgelegt, daß n = 4 + 1 = 1. Anschließend wird die sequentielle Schaltung der Tore auf dieselbe Weise wiederholt ausgeführt.

Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, in dem ein zweites Aus­ führungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung veranschaulicht ist, und Fig. 9 zeigt Wellenformen, die sich auf dieses Ausführungsbeispiel beziehen. Das zwei­ te Ausführungsbeispiel unterscheidet sich hauptsächlich vom ersten Ausführungsbeispiel darin, daß die Aus­ gangssignale der beiden Komparatoren 32 a, 32 b indi­ viduell über separate Verbindungspunkte 32 i, 32 j in den Mikrorechner 36 eingegeben werden. Wie in Fig. 9 ge­ zeigt ist, erzeugt der Vergleichskreis 32 somit zwei Ausgangssignale. Was den Arbeitsablauf der Detektion anbelangt, wird es überdies möglich festzustellen, wenn das Ausgangssignal eines der Komparatoren von L auf H (wie in Fig. 9(D) gezeigt ist) oder von H auf L (wie in Fig. 9(E) gezeigt ist) übergegangen ist. In anderer Hinsicht ist dieses Ausführungsbeispiel dasselbe wie das erste Ausführungsbeispiel.

In Fig. 10 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Bei diesem Aus­ führungsbeispiel ist der Referenzwert-Änderungskreis 34 als einfacher D/A-Wandler 34 c aufgebaut. Der Ausgangs­ anschluß des D/A-Wandlers 34 c ist mit dem nichtinver­ tierenden Anschluß des ersten Komparators 32 a verbunden und auch bei einem Punkt 34 d über zwei Widerstände 34 e, 34 f geerdet. Der Verbindungspunkt 34 g zwischen den bei­ den Widerständen ist mit dem invertierenden Anschluß des zweiten Komparators 32 b so verbunden, daß dort die geteilte Spannung angelegt wird. Bei dieser Anordnung bleibt die Differenz zwischen ref 1 und ref 2 konstant und es ist möglich, einen einfacheren Schaltungsaufbau zu realisieren.

Es wird nun die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert, wobei unter Bezugnahme auf Fig. 11 mit einer allgemeinen Beschrei­ bung begonnen wird. Das Ausgangs­ signal eines Zylinderdrucksensors mit einem Referenzwert verglichen. Das Ergebnis des Vergleichs wird diskriminiert. Der Referenzwert wird auf der Basis der Diskrimination geändert, um ihn an den maximalen Aus­ gangswert des Sensors anzunähern, und es wird angenom­ men, daß der angenäherte Referenzwert den maximalen Druckwert darstellt. Die Verbesserung umfaßt, daß zwei Anfangswerte mit unterschiedlicher Größe (Schritt 100) eingestellt werden. Es wird bestätigt, ob der maximale Ausgangswert des Sensors zwischen die beiden Referenz­ werte fällt und wenn dies nicht der Fall ist, wird mindestens einer der beiden Referenzwerte so geändert, daß er dies tut (Schritte 102, 104). Es wird dabei zumindest einer der Referenzwerte so geändert, daß einer der Referenzwerte sich dem maximalen Ausgangswert des Sensors nähert (Schritt 106). Wenn die Größe des einen Referenzwerts nur geringfügig größer oder kleiner als der maximale Ausgangswert des Sensors wird, wird der eine Referenzwert als Wert angesehen, der den maximalen Zylinderdruck zu der Zeit darstellt (Schritt 108 bis 112).

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung Es wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 12 detaillierter erläutert. Fig. 12 zeigt ein Flußdiagramm, das den in Fig. 11 veranschaulichten Arbeitsablauf konkreter zeigt. Zuerst werden zwei Referenzwerte (ref 1 und ref 2) auf verschiedene Anfangsgrößen eingestellt (Schritt 120). Als nächstes wird beim Schritt 122 diskriminiert, ob das Ergebnis des Vergleichs zur Erzeugung von einem oder mehreren Impulsen geführt hat. Wenn kein Impuls erzeugt worden ist, zeigt dies die in Fig. 3(A) ge­ zeigte Lage an, und das Impuls-Flag (PF) im Mikro­ rechner 36 wird beim Schritt 124 zurückgesetzt, wenn es noch nicht zurückgesetzt worden ist, woraufhin ref 1 und ref 2 um einen Schritt beim Schritt 126 nach unten ver­ schoben werden. Die Schritte 124 und 126 werden wieder­ holt, bis ein Impuls erzeugt wird. Der "Schritt", um den ref 1 und ref 2 verschoben werden, ist gleich der Differenz in der Größe zwischen den beiden Referenz­ werten.

Wenn die Erzeugung eines oder mehrerer Impulse be­ stätigt worden ist, wird die Anzahl dieser Impulse beim Schritt 128 diskriminiert. Im Fall der in Fig. 3(C) dargestellten Situation ist die Anzahl der Impulse 1, so daß das Impuls-Flag beim Schritt 130 gesetzt wird und ref 1 um 1/n-Schritt beim Schritt 132 abgesenkt wird, um seine Größe in die Nähe des Maximalwerts der Wellenform zu verringern. Da der Meßfehler im Ver­ hältnis herabgesetzt wird, wenn die Differenz zwischen dem maximalen Druckwert und ref 1 kleiner wird, wird die Verringerung der Größe von ref 1 dieses Mal in sehr kleinen Schritten durchgeführt. Es sei festgestellt, daß ref 2 dieses Mal entweder unverändert gelassen wer­ den kann oder zusammen mit ref 1 verschoben werden kann.

Wenn die Entscheidung beim Schritt 128 ist, daß die Anzahl von Impulsen nicht 1 ist, dann folgt, daß die Anzahl von Impulsen 2 ist, da beim Schritt 122 bereits bestimmt worden ist, daß es zumindest einen Impuls gibt. Der Arbeitsablauf schreitet dann zum Schritt 134 fort, wo entschieden wird, ob das Impuls-Flag gesetzt ist oder nicht. Obwohl im Fall eines Anfangszustandes wie er in Fig. 3(A) gezeigt ist, der Ablauf direkt zum Schritt 134 fortschreitet, kann dieser Zustand von demjenigen von Fig. 3(B) diskriminiert werden, da er den Schritt nicht umfaßt, daß das Impuls-Flag gesetzt wird. Um eine Verschiebung zu dem in Fig.3 (C) gezeig­ ten Zustand vorzunehmen, werden ref 1 und ref 2 beim Schritt 136 um einen Schritt angehoben und dieses Ver­ fahren wird wiederholt, bis das Impuls-Flag gesetzt ist.

Wenn beim Schritt 134 die Entscheidung getroffen wird, daß das Impuls-Flag gesetzt ist, kann entschieden werden, daß sich der Detektionszustand zu demjenigen von Fig. 3(D) verschoben hat, so daß die Größe von ref 1 dieses Mal als den Maximaldruckwert approximierend an­ gesehen werden kann. Der Dektionsvorgang ist somit beendet.

Es sei festgestellt, daß für den nächsten Detektions­ vorgang weniger Zeit als für den ersten benötigt wird, da die für ref 1 und ref 2 verwendeten Werte beim Schritt 140 des nächsten Detektionsvorgangs die beim ersten Detektionsvorgang erreichten Endwerte sind.

Fig. 13 ist ein Flußdiagramm der Arbeitsabläufe zum Berechnen des Kurbelwinkels R pmax, bei dem der detek­ tierte maximale Zylinderdruck aufgetreten ist. In Über­ einstimmung mit der Erläuterung im Zusammenhang mit Fig. 5 werden die Zeiten bis zu den beiden Ausgangs­ impulsen berechnet (Schritt 150). Die Zeit bis zum Mittelpunkt zwischen diesen beiden Zeiten wird be­ rechnet (Schritt 152) und die berechnete Zeit wird in einen Winkelwert umgewandelt (Schritt 154).

Fig. 14 ist ein Flußdiagramm, daß die Arbeitsabläufe einer alternativen erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt. Diese Alternative bezieht sich auf den Fall, bei dem die Detek­ tion ausgeführt wird, indem eine Verschiebung von der in Fig. 3(C) gezeigten Situation zu der in Fig. 3(E) gezeigten Situation vorgenommen wird, und die Erläu­ terung erfolgt hauptsächlich dahingehend, worin sich die zweite von der ersten Ausführungsform unterschei­ det. Nachdem ein einzelner Impuls erhalten worden ist (Schritte 200 bis 208), wird ref 2 schrittweise erhöht (Schritt 210), und die Große von ref 2 zu der Zeit, zu der die Breite des Impulses zu einem Zustand unmittel­ bar vor dem Erlöschen schmaler geworden ist, wird als die detektierte Zylinderdruckgröße ausgegeben. Abge­ sehen von der Tatsache, daß kein Impuls-Flag verwendet wird, ist diese Arbeitsweise im wesentlichen dieselbe wie bei der ersten Alternative. Der Maximaldruck-Kurbelwinkel wird wieder gemäß dem Flußdiagramm von Fig. 13 bestimmt. Die in Fig. 12 und Fig. 14 gezeigten Detektionsvorgänge werden unter Verwendung der in Fig. 2 gezeigten Detek­ tionsvorrichtung ausgeführt.

In Fig. 15 ist ein Flußdiagramm dargestellt, daß die Arbeitsabläufe einer weiteren alternativen Vorrichtung wie in Fig. 8 gezeigt, darstellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden ebenfalls zwei Referenzwerte ref 1 und ref 2 am Anfang auf unterschiedliche Größen eingestellt (Schritt 300). Als nächstes wird diskri­ miniert, ob das Ergebnis eines der Vergleiche (das Ausgangssignal des zweiten Komparators) H ist, d. h. ob ein Impuls erzeugt worden ist oder nicht. Wenn kein Impuls erzeugt worden ist, kann diskriminiert werden, daß die Situation wie in Fig. 9(A) gezeigt ist. Daher schreitet der Arbeitsablauf zuerst zum Schritt 304 fort, wo das Impuls-Flag PF zurückgesetzt wird, wenn es noch nicht zurückgesetzt worden ist, und dann zum Schritt 306 fort, wo die Referenzwerte geändert werden, d. h. die Größen von ref 1, 2 um einen Schritt erniedrigt werden. Dieser Arbeitsablauf wird wiederholt, bis die Erzeugung eines Impulses bestätigt worden ist. Nach Bestätigung der Erzeugung eines Impulses am Ausgang des zweiten Komparators schreitet der Artbeitsablauf zum Schritt 308 fort, wo diskriminiert wird, ob der andere Vergleich (durch den ersten Komparator) zur Erzeugung eines Impulses geführt hat. Wenn vom ersten Komparator kein Impuls erzeugt worden ist, kann die Situation als gleich der in Fig. 9(C) gezeigten Situation diskrimi­ niert werden. In diesem Fall schreitet der Arbeitsab­ lauf zum Schritt 310 fort, wo das Impuls-Flag gesetzt wird, und dann zum Schritt 312 fort, wo ref 1 um 1/n-Schritt herabgesetzt wird, um seinen Wert zum maximalen Zylinderdruckwert hin zu verringern.

Wenn das Ergebnis der Entscheidung beim Schritt 308 ist, daß das Ausgangssignal des ersten Komparators H ist, dann bedeutet dies, daß die Ausgangssignale beider Komparatoren H sind, da dann bereits beim Schritt 302 bestimmt worden ist, daß das Ausgangssignal des zweiten Komparators H ist. Der Arbeitsablauf schreitet dann zum Schritt 314 fort, wo eine Entscheidung ausgeführt wird, ob das Impuls-Flag gesetzt worden ist oder nicht. Wenn die Ausgangssituation gleich der in Fig. 9(B) gezeigten Situation war, ist der Arbeitsablauf direkt zum Schritt 314 weitergegangen, ohne daß das Impuls-Flag gesetzt worden ist, so daß es möglich ist, aus dem Ergebnis der Entscheidung beim Schritt 314 zu diskri­ minieren, ob die Anfangssituation wie die in Fig. 9(B) gezeigte war. Wenn bestimmt wird, daß dies der Fall war, wird die Lage dann zu der in Fig. 9(C) gezeigten Lage verschoben, indem beim Schritt 316 ref 1, 2 um einen Schritt erhöht werden, und dann wird dieser Vor­ gang wiederholt, bis das Impuls-Flag gesetzt wird.

Wenn die Entscheidung beim Schritt 314 ist, daß das Impuls-Flag gesetzt ist, kann diskriminiert werden, daß die Lage zu der in Fig. 9(D) gezeigten Lage verschoben worden ist, so daß beim Schritt 318 bestimmt wird, daß die Größe von ref 1 zu diesem Zeitpunkt den maximalen Zylinderdruck annähert. Der Detektionsvorgang wird dann beendet.

Fig. 16 ist ein Flußdiagramm, das die Arbeitsabläufe einer weiteren alternativen Vorrichtung zeigt. Der bei dieser Ausführungsform verwendete Arbeitsablauf besteht darin, von der in Fig. 9(C) gezeigten Lage zu der in Fig. 9(E) gezeigten Lage eine Verschiebung vorzunehmen. Die Erläuterung wird auf die unterschiedlichen Punkte in bezug auf die dritte Ausführungsform konzentriert. Bei dieser Ausführungs­ form wird, nachdem das Ausgangssignal nur des zweiten Komparators H gemacht worden ist (Schritte 400 bis 408), ref 2 nach oben inkrementiert (Schritt 410), ge­ rade bis, bevor der Impuls umkehrt (d. h. verschwindet), und die Größe von ref 2 zu diesem Zeitpunkt wird als der maximale Zylinderdruck angesehen (Schritte 412 bis 414). Abgesehen von der Tatsache, daß kein Impuls-Flag verwendet wird, ist diese Ausführungsform im wesentlichen dieselbe wie bei der in Verbindung mit Fig. 15 erläuterten Alternative.

Bei jeder der vier oben beschriebenen alternativen Vorrichtungen werden die Referenz­ werte ref 1, 2 zusammen eingestellt, um den maximalen Zylinderdruckwert zwischen ihnen zu positionieren, wo­ nach einer oder beide der Werte ref 1, 2 geändert werden. Alternativ ist es aber möglich, verschiedene andere Vorgehensweisen zu verwenden, wie z. B. stets nur einen der beiden Referenzwerte auf ein­ mal zu ändern. Während beschrieben worden ist, daß die Einstellung der Referenzwerte in großen Schritten bis zu der Zeit ausgeführt wird, bis der maximale Zylinder­ druckwert zwischen sie fällt, und anschließend in kleinen Inkrementen ausgeführt wird, ist es selbst­ verständlich auch möglich, selbst nachdem der maximale Zylinderdruckwert zwischen den beiden Referenzwerten positioniert worden ist, die Einstellung bis in die Nähe des maximalen Zylinderdruckwerts in großen Schrit­ ten fortzusetzen.

Wie obenstehend dargelegt worden ist, werden zuerst die Größen der beiden Referenzwerte eingestellt, bis der maximale Zylinderdruck zwischen sie fällt. Dann wird die Größe eines der beiden Referenzwerte in große Nähe zum maximalen Zylinderdruckwert gebracht. Die zur Detektion benötigte Zeit kann daher kurz gemacht wer­ den, wodurch die Detektion mit sehr guter Nachlauf­ eigenschaft selbst dann ausgeführt werden kann, wenn die Maschine mit hoher Drehzahl arbeitet. Da die beiden Referenzwerte so geändert werden, daß der maximale Ausgangswert des Zylinderdrucksensors einmal zwischen sie gebracht wird und dann einer der Referenzwerte im maximalen Ausgangssignalwert angenähert wird, ist es überdies möglich, den Referenzwert überaus nahe an den maximalen Zylinderdruckwert zu bringen, wobei durch die Größe des Detektionsfehlers herabgesetzt werden kann und die Detektionsgenauigkeit erhöht werden kann.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Detektion des Zylinderdrucks einer Brennkraftmaschine in Abhängigkeit der Drehwinkellage der Kurbelwelle

• a) mit einer Detektionseinrichtung (10), die an der Brennkraftmaschine zur Detektion des Zylinderdrucks angeordnet ist,
• b) mit einer von den Ausgangssignalen der Detektionsein­ richtung beaufschlagten Vergleichseinrichtung (12) zum Vergleichen dieser Ausgangssignale mit einer zeitlich veränderbaren Referenzgröße,
• c) mit einer mit der Vergleichseinrichtung verbundenen Diskriminations/Steuereinrichtung (14) zur Diskri­ mination des Ausgangssignals der Vergleichseinrich­ tung und
• d) - mit einer der Referenzgröße zugeordneten Änderungs­ einrichtung (16), die mit der Vergleichseinrichtung und der Diskriminationseinrichtung verbunden ist,

wobei die Änderungseinrichtung die Referenzgröße ent­ sprechend von der Diskriminations/Steuereinrichtung em­ pfangenen Signalen während eines Detektionsintervalls so­ lange ändert, bis die Referenzgröße den maximalen Zylinder­ druck (Pmax) hinreichend genau bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzgröße jeweils durch zwei unterschiedliche Referenzwerte (ref 1, ref 2) verkörpert ist und daß die Än­ derungseinrichtung (16, 34) so ausgelegt ist, daß sich während eines Detektionsinterwalls wenigstens einer der jeweils beiden Referenzwerte so ändert, daß der dem maximalen Zylinderdruck (Pmax) entsprechende Wert nicht nur hin­ reichend nahe bei einem der Referenzwerte, sondern auch zwischen den beiden Referenzwerten liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Änderungseinrichtung (16) die beiden Referenzwerte (ref 1, ref 2) zusammen ändert.

3. Vorrichtung nach, Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Änderungseinrichtung (34) die Differenz zwischen den beiden Referenzwerten (ref 1, ref 2) konstant hält, wenn sich die Referenzwerte zusammen ändern.