DE3933836A1 - Vorrichtung zur zylindererkennung bei einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zylindererkennung bei einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruches 1. Insbesondere dreht es sich darum, daß ein vor­ bestimmter Bezugszylinder einer Brennkraftmaschine erkannt werden soll, wobei die Genauigkeit der von der Vorrichtung erzeugten Zylindererkennungsdaten überprüft wird.

Im allgemeinen ist eine Brennkraftmaschine mit einer Zylinder­ erkennungsvorrichtung versehen, welche der Maschinensteuerung Steuersignale zuführt, die zur Festlegung desjenigen Zylinders der Maschine verwendbar sind, der zu einem vorgegebenen Zeit­ punkt gezündet wird. Diese Steuersignale werden von der Maschi­ nensteuerung verwendet, um die Kraftstoffeinspritzung, den Zündzeitpunkt und andere Daten des Maschinenbetriebs festzu­ legen.

Insbesondere dann wenn eine Maschine gestartet wird und die Drehzahl der Maschine sich sehr schnell ändert, passiert es leicht, daß herkömmliche Zylindererkennungsvorrichtungen nicht mehr funktionieren und fehlerhafte Steuersignale an die Maschi­ nensteuerung geben. Wenn die Maschinensteuerung wiederum in Übereinstimmung mit den fehlerhaften Steuersignalen arbeitet, so arbeitet die Brennkraftmaschine nicht korrekt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Zylindererkennung der eingangs genannten Art aufzuzeigen, die keine fehlerhaften Signale an die Maschinensteuerung liefert.

Die Zylindererkennungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfin­ dung erkennt jeden Zylinder einer Maschine und erzeugt eine Serie von Daten, welche einen vorbestimmten Bezugszylinder oder einen der anderen Zylinder der Maschine bezeichnet. Die Serie von Daten wird in einem ersten Schieberegister als erste Serie gespeichert. Die erste Datenserie wird mit einer Bezugs­ serie von Daten verglichen, die normal bzw. korrekt sind. Die erste Serie von Daten wird einer Maschinensteuerung zum Steuern der Maschine nur dann übermittelt, wenn der Vergleich ergibt, daß die erste Serie normal ist.

Die Zylindererkennungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Er­ findung kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein zwei­ tes Schieberegister umfassen, in das die erste Datenserie über­ tragen und in dem sie als zweite Datenserie dann gespeichert wird, wenn sie als normal erkannt wurde. Die zweite Datenserie wird dann aus dem zweiten Schieberegister der Maschinensteue­ rung übertragen. Die Vorrichtung umfaßt vorzugsweise einen Komparator zum Vergleichen der zweiten Serie mit der ersten Serie um so sicherzustellen, daß die erste Serie korrekt zwi­ schen den zwei Schieberegistern übertragen wurde. Wenn die erste Serie korrekt übertragen wurde, so wird die zweite Serie der Maschinensteuerung übermittelt. Wenn die erste Serie feh­ lerhaft übertragen wurde, so wird die zweite Serie durch die erste Serie ersetzt und die neue zweite Serie wird der Maschi­ nensteuerung übermittelt.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschrei­ bung bevorzugter Ausführungsformen. Diese werden anhand von Abbildungen näher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Schemazeichnung eines Teils eines Drehpositionssensors für einen Zylindererkennungsvor­ richtung gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine schematisierte Schaltung des Positionssensors nach Fig. 1

Fig. 3 den Zeitverlauf des Ausgangs eines Positionssensors nach Fig. 2,

Fig. 4 ein Blockdiagramm einer ersten bevorzugten Ausführungs­ form der Erfindung

Fig. 5 eine Darstellung des Bit-Musters einer abnormalen und eines Bit-Musters einer normalen Serie von Zylinder­ erkennungsdaten,

Fig. 6 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Funktionsweise der Ausführungsform nach Fig. 5a bzw. zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 7 ein Blockdiagramm einer zweiten bevorzugten Ausführungs­ form der Erfindung,

Fig. 8 ein Flußdiagramm der Funktionsweise der Ausführungs­ form nach Fig. 7 bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 9 ein Blockdiagramm einer dritten bevorzugten Ausführungs­ form der Erfindung, und

Fig. 10 ein Flußdiagramm der Funktionsweise der Ausführungs­ form nach Fig. 9 bzw. der Vorgehensweise bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens.

An dieser Stelle sei betont, daß sich aus der nachfolgenden Beschreibung auch ein als erfinderisch beanspruchtes Verfahren ergibt.

Im folgenden werden verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung erläutert. Fig. 1 zeigt hierbei eine schemati­ sierte perspektivische Ansicht eines Abschnittes einer Möglich­ keit für einen Drehpositionssensor, der bei der vorliegenden Erfindung zum Abtasten der Drehposition einer Maschinenkurbel­ welle und damit der (Relativ)-Position eines jeden Zylinders der Brennkraftmaschine verwendet werden kann.

Wie in der Abbildung gezeigt, ist eine drehende Welle 1 vor­ gesehen, die synchron mit einer nicht dargestellten Vierzylin­ der-Brennkraftmaschine dreht. Die drehende Welle 1 kann die Welle eines Verteilers sein, die über die Nockenwelle der Maschine in der mit einem Pfeil bezeichneten Richtung gedreht wird. Eine drehende Scheibe 2 weist mehrere Schlitze 3 a und 3 b auf und ist an der Welle 1 mit ihrem Zentrum befestigt. Jeder der Schlitze 3 a oder 3 b entspricht einem der Zylinder der Maschine, so daß für eine Vierzylinder-Brennkraftmaschine die Scheibe 2 mit insgesamt vier Schlitzen versehen ist. Die Schlitze 3 a und 3 b sind vom Zentrum der drehenden Scheibe 2 gleich beabstandet. Drei der Schlitze 3 a weisen gleiche Länge in Umfangsrichtung der Scheibe 2 auf, während der vierte Schlitz 3 b eine von der Länge der übrigen Schlitze 3 a abweichende Länge aufweist. Der vierte Schlitz 3 b fungiert als Bezugsschlitz und entspricht einem Bezugszylinder der Maschine, der bei der vor­ liegenden Ausführungsform der Erfindung der Zylinder Nr. 4 ist. Selbstverständlich kann auch jeder andere Zylinder satt dessen als Bezugszylinder verwendet werden.

Der vierte Schlitz 3 b ist länger in Umfangsrichtung als die anderen Schlitze 3 a gezeigt, kann aber auch kürzer als die übrigen Schlitze ausgebildet werden. Jeder Schlitz 3 a und 3 b weist eine Vorderflanke L und eine Rückflanke T auf. Die Vor­ derflanken L aller vier Schlitze 3 a und 3 b sind rings um die Scheibe 2 gesehen in gleichen Winkelabständen von 90° voneinander beabstandet. Nachdem aber der vierte Schlitz 3 b länger ist als die übrigen Schlitze 3 a, ist seine Hinterflanke um einen vorbestimmten Winkel (z. B. 10° vom Zentrum der Schei­ be 2 aus gemessen) bezüglich der Hinterflanken T der anderen Schlitze 3 a versetzt.

Eine Lichtquelle in Form einer lichtemittierenden Diode 4 und ein Lichtsensor in Form eines Phototransistors 5 sind in Flucht miteinander an gegenüberliegenden Seiten der drehenden Scheibe 2 angeordnet. Wenn einer der Schlitze 3 a oder 3 b in Flucht mit der lichtemittierenden Diode 4 und dem Phototransistor 5 steht, so steuert der Phototransistor 5 durch, der zu allen übrigen Zeitpunkten gesperrt ist.

Der Drehpositionssensor, der die in Fig. 1 gezeigten Elemente aufweist, ist in Fig. 2 schematisiert dargestellt und mit der Bezugsziffer 8 versehen. Wenn das von der lichtemittierenden Diode 4 erzeugte Licht durch einen der Schlitze 3 a oder 3 b der Scheibe 2 fällt und auf den Phototransistor 5 trifft, so wird der Phototransistor 5 leitend und ein Strom fließt durch ihn und einen Widerstand R 2, der mit dem Emitter des Phototransis­ tors 5 verbunden ist. Ein Verstärker 6 verstärkt die Spannung über den Widerstand R 2 und gibt ein verstärktes Signal an die Basis eines Ausgangstransistors 7 mit offenem Kollektor.

Fig. 3 zeigt das Ausgangssignal des Drehpositionssensors 8. Das Ausgangssignal weist die Form von Pulsen auf, die Anstiegs­ flanken entsprechend den Vorderflanken L und Abfallflanken ent­ sprechend den Hinterflanken T eines jeden Schlitzes in der Scheibe 2 aufweisen. In Fig. 3 tritt eine Vorderflanke in ei­ nem Ausgangspuls dann auf, wenn der Kolben des entsprechenden Zylinders bei 75° vor dem oberen Totpunkt (BTDC) liegt. Die Hinterflanke tritt bei allen außer bein Bezugszylinder dann auf, wenn der Kolben des entsprechenden Zylinders bei 5° BTDC liegt. Beim Bezugszylinder (Zylinder Nr. 4) tritt die abfal­ lende Flanke des Pulses dann auf, wenn der Kolben bei 5° nach dem oberen Totpunkt (ATDC) liegt. Selbstverständlich zeigt

Fig. 3 Anstiegs- und Abfallflanken entsprechend den Kolbenpositionen nur in beispielhafter Form, so daß verschie­ dene Werte auch verwendbar sind. Die Pulse weisen eine Periode T und eine Pulsbreite t auf.

Wie in Fig. 4 gezeigt, wird das Ausgangssignal des Positions­ sensors 3 über ein Interphase an einen Mikrocomputer 10 weiter­ gegeben. Der Mikrocomputer 10 stellt fest, ob jeder Puls des Ausgangssignals des Positionssensors 8 dem Bezugszylinder (Zylinder Nr. 4) oder einem der anderen Zylinder entspricht, in dem das Verhältnis t/T oder das Verhältnis t/(T-t) mit einem Bezugswert verglichen wird. Nachdem der Drehwinkel der Kurbel­ welle zwischen den Anstiegs- und Abfallflanken der Pulse, der dem Bezugszylinder entspricht, größer als bei den anderen Zylindern ist, wird das Verhältnis t/T oder t/(T-t) beim Bezugs­ zylinder größer als bei den anderen Zylindern, so daß der Mikrocomputer 10 leicht den Bezugszylinder erkennen kann.

Wenn der Mikrocomputer 10 den Bezugszylinder erkennt, so spei­ chert er zeitweise einen ersten Wert (eine - 1 - bei dieser Ausführungsform) in einem inneren Register 11. Wenn er einen der anderen Zylinder erkennt, so speichert er zeitweise einen zweiten Wert (eine - 0 - bei dieser Ausführungsform) im Regi­ ster 11. Der erste und der zweite Wert, d. h. die - 1 - und die - 0 -, die im Register 11 gespeichert sind, bilden Zylin­ dererkennungsdaten.

Der Inhalt des Registers 11 wird sukzessive einem ersten Schieberegister 12 eingegeben und sukzessive nach links ver­ schoben. Der Inhalt des ersten Schieberegisters 12 bildet eine erste Datenserie, welche Zylindererkennungsdaten für zwei Zyklen der Brennkraftmaschine enthält, d. h. acht Werte, obwohl die Größe des ersten Schieberegisters 12 nicht kritisch ist.

Das erste Schieberegister 12 ist mit einer Überprüfungsein­ richtung 13 verbunden, die festlegt, ob die im ersten Schiebe­ register 11 gespeicherte Serie eine normale oder eine abnor­ male Serie ist. Fig. 5a zeigt ein Beispiel einer normalen Serie, Fig. 5b zeigt ein Beipiel einer abnormalen Serie. Eine normale Serie ist eine solche, bei welcher jeder vierte Wert einer - 1 - und alle dazwischenliegenden Werte - 0 - sind. Eine abnormale Serie weicht hiervon ab.

Wenn die Serie im ersten Schieberegister 12 als normale Serie erkannt wurde, so gibt die Überprüfungseinrichtung 13 die erste Serie an eine nicht gezeigte Maschinensteuerung. Diese erste Serie wird dann von der Maschinensteuerung zur Steuerung der Maschine verwendet.

Fig. 6 zeigt ein Flußdiagramm der Betriebsweise der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform. In einem Schritt S 1 wird das Resul­ tat der Zylindererkennung als Serie von Daten im Register 11 gespeichert. Jedesmal, wenn ein Wert in das Register 11 ein­ gegeben wird, so schiebt das erste Schieberegister 12 in Pfeil­ richtung und eine Serie von Daten für zwei Maschinenzyklen wird gespeichert. In einem Schritt S 2 überprüft die Überprü­ fungseinrichtung 13, ob die Serie im ersten Schieberegister 12 eine normale oder eine nicht-normale Serie ist, indem die Serie im ersten Schieberegister 12 mit einer normalen Serie verglichen wird. Wenn die Serie im ersten Schieberegister 12 keine normale Serie ist, so wird eine "Return"-Operation durch­ geführt. Wenn die Serie als normale Serie erkannt wird, so wird sie der Steuerung übermittelt, welche diese Daten zur Steuerung des Zündzeitpunktes, der Kraftstoffeinspritzung oder anderer Vorgänge in der Brennkraftmaschine verwendet.

Fig. 7 zeigt eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfin­ dung. Diese unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 4 dadurch, daß sie ein zweites Schieberegister 14 umfaßt, welches mit der Überprüfungseinrichtung 13 verbunden ist. Die­ ses zweite Schieberegister empfängt die erste Datenserie (d.h. den Inhalt des ersten Schieberegisters 12) nur dann, wenn die erste Serie als Normalserie erkannt wurde. Wenn der Inhalt des ersten Schieberegisters 12 in das zweite Schieberegister 14 übertragen wird, so wird er zu einer zweiten Serie, welche der Maschinensteuerung zur weiteren Verwendung zugeführt wird.

Fig. 8 zeigt ein Flußdiagramm des Betriebs dieser in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform. In einem Schritt S 11 wird das Resul­ tat der Zylindererkennung für jeden Zylinder (eine - 1 - oder eine - 0 -) sukzessiv als Serie von Daten im Register 11 ge­ speichert. Jedesmal wenn ein Datenwert in das Register 11 gegeben wird, so schiebt das erste Schieberegister 12 in Pfeil­ richtung und eine Serie von Daten über zwei Maschinenzyklen wird als erste Serie gespeichert. Daraufhin wird im Schritt S 11 abgefragt, ob die Überprüfung der ersten Serie beendet wurde. Wenn nicht, so überprüft in einem Schritt S 13 die Über­ prüfungseinrichtung 13, ob die erste Serie eine normale Serie ist. Wenn ja, so wird die erste Serie in einem Schritt S 14 im zweiten Schieberegister 14 als zweite Serie gespeichert. Da­ raufhin kehrt bei jedem Zyklus die Routine zum Schritt S 10 zurück, in welchem das zweite Schieberegister 14 verschoben wird. Die oben beschriebenen Vorgänge werden dann wiederholt und die zweite Serie von Daten wird zur Steuerung verwendet.

Fig. 9 zeigt eine dritte bevorzugte Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung. Diese unterscheidet sich von der Ausfüh­ rungsform nach Fig. 7 dadurch, daß sie weiterhin einen Kompa­ rator 15 aufweist, welcher den Inhalt des ersten Schieberegi­ sters 12 (die erste Serie) mit dem Inhalt des zweiten Schiebe­ registers 14 (der zweiten Serie) vergleicht, um sicherzustel­ len, daß die erste Serie korrekt zwischen den zwei Schiebe­ registern übertragen wurde. Die zweite Serie des zweiten Schieberegisters 14 wird der Maschinensteuerung nur dann über­ mittelt, wenn der Komparator 15 bestätigt hat, daß diese mit der ersten Serie übereinstimmt.

Fig. 10 zeigt ein Flußdiagramm der Betriebsweise dieser Aus­ führungsform. In einem Schritt S 21 werden Zylindererkennungs­ daten für jeden Zylinder sukzessiv als Serie von Daten in dem Register 11 gespeichert. Jedesmal dann, wenn ein Datenwert (eine - 1 - oder eine - 0 -) in das Register 11 gegeben wird, schiebt das erste Schieberegister 12 in Pfeilrichtung und eine Serie von Daten über zwei Maschinenzyklen wird als erste Serie im ersten Schieberegister 12 gespeichert. Daraufhin wird in einem Schritt S 22 abgefragt, ob die Überprüfung der ersten Serie beendet wurde. Wenn nicht, so überprüft in einem Schritt S 23 die Überprüfungseinrichtung 13, ob die erste Serie eine Normalserie ist. Wenn ja, so wird die erste Serie in einem Schritt S 24 im zweiten Schieberegister 14 als zweite Serie gespeichert. Daraufhin kehrt in jedem Zyklus die Routine zum Schritt S 20 zurück, in welchem die zweite Serie rotiert wird. Die oben beschriebenen Schritte werden dann wiederholt und neue Zylindererkennungsdaten werden erhalten. Im Schritt S 25 wird die zweite Serie der Maschinensteuerung übermittelt und dort weiter verwendet.

Wenn im Schritt S 22 die Überprüfung der ersten Serie durch­ geführt wurde, so wird in einem Schritt S 26 die erste Serie im ersten Schieberegister 12 mit der zweiten Serie im zweiten Schieberegister 14 mittels des Komparators 15 verglichen. Wenn die zweite Serie gleich der ersten Serie ist, so springt die Routine zum Schritt S 25 und die zweite Serie wird der Maschi­ nensteuerung übermittelt. Wenn die zweite Serie nicht mit der ersten Serie übereinstimmt, so wird in einem Schritt S 27 ab­ gefragt, ob die erste Serie eine normale Serie ist. Wenn ja, so wird in einem Schritt S 28 ein Ersatzzähler für eine zweite Serie um 1 inkrementiert. Wenn im Schritt S 27 festgestellt wurde, daß die erste Serie keine normale Serie ist, so wird in einem Schritt S 30 der Ersatzzähler für die zweite Serie zurückgesetzt und die Routine kehrt zum Schritt S 20 zurück. Dann werden die Schritte S 26-S 29 wiederholt, bis im Schritt S 29 der Ersatzzähler für die zweite Serie einen vorbestimmten Wert n erreicht, woraufhin die Routine zu einem Schritt S 24 springt und die erste Serie im zweiten Schieberegister 14 als zweite Serie gespeichert wird, wodurch dann die abnormale zweite Serie, die zuvor im zweiten Schieberegister 14 gespei­ chert war, mit einer normalen Serie überschrieben wird.

Wenn also eine normale erste Serie inkorrekt vom ersten Schie­ beregister 12 in das zweite Schieberegister 14 transferiert worden war und die zweite Serie nunmehr abnormal ist, so wird die abnormale zweite Serie nicht der Maschinensteuerung über­ mittelt, sondern durch eine normale Serie ersetzt.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Zylindererkennung bei einer Brennkraft­ maschine mit mehreren Zylindern, gekennzeichnet durch
Einrichtungen (8), welche eine Serie von Datenwerten erzeu­ gen, welche die Identität eines jeden Zylinders der Brenn­ kraftmaschine bezeichnen,
ein erstes Schieberegister (12), in welchem sequentiell die Datenwerte über eine vorbestimmte Anzahl von Maschi­ nenzyklen als erste Serie gespeichert werden, und
Überprüfungseinrichtungen (13) zum Überprüfen ob die erste Serie eine normale Serie ist und um die erste Serie an eine Maschinensteuerung nur dann weiterzugeben, wenn diese tat­ sächlich eine normale Serie ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Schieberegister (14) zwischen die Überprü­ fungseinrichtung (13) und die Maschinensteuerung geschal­ tet ist, in welchem die erste Serie mittels der Überprüfungs­ einrichtung (13) als zweite Serie dann gespeichert wird, wenn die erste Serie als normale Serie erkannt wurde.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (15) vorgesehen sind, um die erste Serie mit der zweiten Serie zu vergleichen und die zweite Serie der Maschinensteuerung nur dann zu übermitteln, wenn die zweite Serie gleich der ersten Serie ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin Einrichtungen vorgesehen sind, um die zweite Serie durch eine normale Serie dann zu ersetzen, wenn die zweite Serie nicht dieselbe wie die erste Serie ist.