DE4113249A1 - Signalgenerator und denselben verwendende motorsteuervorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Signalgenerator, der synchron mit der Drehung eines Motors ein Kurbelwinkelreferenzsignal erzeugt, das mehrere Impulse enthält, die für Referenzkurbelpositionen von Zylindern repräsentativ sind. Die Erfindung betrifft auch eine Motorsteuervorrichtung, die einen derartigen Signalgenerator verwendet, bei der mehrere Zylinder eines Motors auf der Grundlage der mehreren Impulse gesteuert werden, die in dem Kurbelwinkelreferenzsignal enthalten sind, das durch den Signalgenerator erzeugt wird. Insbesondere betrifft die Erfindung eine derartige Motorsteuervorrichtung, die imstande ist, die Zuverlässigkeit beim Steuern zu verbessern, indem die Referenzkurbelpositionen in einem zweckmäßigen Steuerbereich in Übereinstimmung mit Veränderungen in den Betriebszuständen des Motors geändert werden.

Für einen ordnungsgemäßen Betrieb eines Verbrennungsmotors mit mehreren Zylindern, wie er für Kraftfahrzeuge verwendet wird, muß die Kraftstoffeinspritzung, die Zündung und dergleichen, für jeden Zylinder bei vorgeschriebenen Drehstellungen oder Winkeln der Kurbelwelle des Motors stattfinden, das heißt zu Zeitpunkten, zu denen sich jeder Kolben des Motors in einer vorgeschriebenen Position bezogen auf den oberen Totpunkt befindet. Aus diesem Grund ist ein Motor mit einem Drehpositionssensor, wie z. B. einem Signalgenerator, ausgerüstet, der den Drehwinkel oder die Position der Kurbelwelle des Motors mißt.

Fig. 5 zeigt in einem Blockdiagramm eine herkömmliche Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit mehreren Zylindern. Die Motorsteuervorrichtung enthält einen Signalgenerator 8, der ein Positionssignal L erzeugt, das mehrere Positionsimpulse enthält, die den jeweiligen Zylindern des Motors entsprechen, einen Schnittstellenschaltkreis 9, und eine Steuereinheit 10 in Form eines Mikrocomputers, welche das Positionssignal L von dem Signalgenerator 8 über den Schnittstellenschaltkreis 9 empfängt und darauf basierend die Betriebsbedingungen (d. h. den Kurbelwinkel oder die Drehposition) jedes Zylinders erkennt.

Ein typisches Beispiel eines solchen Signalgenerators 8 ist in Fig. 6 gezeigt. In dieser Figur enthält der dargestellte Signalgenerator 8 eine Drehscheibe 2, die auf einer Drehwelle 1 (wie z. B. der Verteilerwelle) montiert ist, die sich synchron mit der Kurbelwelle des Motors dreht. Die Drehscheibe 2 besitzt einen Satz erster Schlitze 3a, die an dieser in vorbestimmten Positionen ausgebildet sind. Die Schlitze 3a sind in gleichen Abständen in Umfangsrichtung der Drehscheibe 2 angeordnet. Die Schlitze 3a, die in ihrer Zahl der Anzahl der Zylinder entsprechen, sind derart angeordnet, daß sie vorbestimmten Drehwinkeln der Kurbelwelle entsprechen und somit vorbestimmten Positionen jedes Kolbens, bezogen auf den oberen Totpunkt, um zu messen, wann die Kurbelwelle eine vorbestimmte Drehposition für jeden Zylinder erreicht. Ein weiterer oder zweiter Schlitz 3b ist in der Drehscheibe 2 neben einem der ersten Schlitze 3a radial innerhalb von diesem beabstandet angeordnet, um zu messen, wann der Kurbelwellendrehwinkel derart ist, daß sich der Kolben eines bestimmten Referenzzylinders in einer vorgeschriebenen Position befindet.

Eine erste und eine zweite lichtemittierende Diode 4a, 4b sind auf einer Seite der Drehplatte 2 auf einem ersten äußeren Kreis bzw. einem zweiten inneren Kreis angeordnet, auf denen die äußeren Schlitze 3a bzw. die inneren Schlitze 3b angeordnet sind. Ein erster und ein zweiter Lichtsensor 5a, 5b jeweils in Form einer Fotodiode sind auf der anderen Seite der Drehplatte 2 fluchtend mit der ersten bzw. der zweiten lichtemittierenden Diode 4a, 4b angeordnet. Der erste Lichtsensor 5a erzeugt jedesmal ein Ausgangssignal, wenn sich einer der äußeren Schlitze 3a zwischen dem ersten Lichtsensor 5a und der ersten lichtemittierenden Diode 4a hindurchbewegt. Auch der zweite Lichtsensor 5b erzeugt jedesmal ein Ausgangssignal, wenn der innere Schlitz 3b sich zwischen dem zweiten Lichtsensor 5b und der zweiten lichtemittierenden Diode 4b hindurchbewegt. Wie in Fig. 7 gezeigt, werden die Ausgänge des ersten und zweiten Lichtsensors 5a, 5b den Eingangsanschlüssen entsprechender Verstärker 6a, 6b zugeführt, von denen jeder Ausgangsanschluß mit der Basis eines entsprechenden Ausgangstransistors 7a oder 7b verbunden ist, dessen offener Kollektor mit dem Schnittstellenschaltkreis 9 (Fig. 5) verbunden ist und dessen Emitter geerdet ist.

Anschließend wird die Betriebsweise der oben beschriebenen herkömmlichen Motorsteuervorrichtung, wie sie in den Fig. 4 bis 6 dargestellt ist, unter Bezugnahme auf Fig. 8 beschrieben, welche die Wellenformen der Ausgangssignale des ersten und zweiten Lichtsensors 5a, 5b zeigt.

Wenn der Motor in Betrieb gesetzt wird, dreht sich die Drehwelle 1, die mit der Kurbelwelle (nicht gezeigt) funktionell verbunden ist, zusammen mit der an dieser fest montierten Drehscheibe 2, so daß der erste und der zweite Lichtsensor 5a, 5b des Signalgenerators 8 ein erstes und ein zweites Signal L1, L2 jeweils in Form eines Rechteckimpulses erzeugen. Das erste Signal L1 ist ein Kurbelwinkelsignal, genannt SGT-Signal, und hat eine steigende Flanke, die der Vorderkante eines der äußeren Schlitze 3a (das heißt einem ersten vorgeschriebenen Kurbelwinkel oder einer Position eines entsprechenden Kolbens) entspricht, sowie eine fallende Flanke, die dessen Hinterkante entspricht, das heißt einem zweiten vorgeschriebenen Kurbelwinkel des entsprechenden Kolbens. In dem dargestellten Beispiel steigt der Rechteckimpuls des SGT-Signals L1 bei einem Kurbelwinkel von 75° vor dem oberen Totpunkt (OT) (eine erste Referenzposition B75) jedes Kolbens, und fällt bei einem Kurbelwinkel von 5° vor dem oberen Totpunkt (eine zweite Referenzposition B5) .

Das zweite Signal L2 ist eine Zylindererkennungssignal, genannt SGC-Signal, und hat eine steigende Flanke, die der Vorderkante des inneren Schlitzes 3b entspricht und eine fallende Flanke, die der Hinterkante desselben entspricht. Das SGC-Signal L2 wird im wesentlichen gleichzeitig mit dem Erzeugen eines SGT-Signalimpulses erzeugt, in Übereinstimmung mit dem bestimmten Referenzzylinder Nr. 1, um diesen zu identifizieren. Zu diesem Zweck ist der innere Schlitz 3b derart ausgebildet, daß dessen Vorderkante einem Kurbelwinkel vor dem ersten Referenzwinkel des entsprechenden SGT-Signalimpulses entspricht (das heißt einem Kurbelwinkel mit mehr als 75° vor dem OT), und eine Hinterkante, die einem Kurbelwinkel nach dem zweiten Referenzwinkel des entsprechenden SGT-Signalimpulses entspricht (d. h. einem Kurbelwinkel mit weniger als 5° vor dem OT). Somit entsteht tatsächlich die steigende Flanke des SGC-Signalimpulses vor der des entsprechenden SGT-Signalimpulses und die fallende Flanke des SGC-Signalimpulses entsteht nach der des entsprechenden SGT-Signalimpulses.

Die somit erzeugten zwei Arten von ersten und zweiten Signalen L1, L2 werden über den Schnittstellenschaltkreis 9 in den Mikrocomputer 10 eingegeben, der den bestimmten Referenzzylinder Nr. 1 auf der Basis des zweiten Signals L2 identifiziert, sowie die Betriebsstellungen (d. h. die Kurbelwinkel oder Drehpositionen) der bleibenden Zylinder Nr. 2 bis Nr. 4 auf der Basis des ersten Signales L1, wodurch verschiedene Funktionsberechnungen und Motorsteuerfunktionen ordnungsgemäß durchgeführt werden, wie z. B. das Steuern der Zündpunkteinstellung, der Einstellung der Kraftstoffeinspritzung, etc. Beispielsweise wird die Stromversorgung für eine nicht dargestellte Zündspule durch ein Zeitglied eingeschaltet, nachdem seit der steigenden Flanke eines ersten Impulses des ersten Signals L1 (d. h. die Referenzposition 75° vor dem oberen Totpunkt) eine erste vorbestimmte Zeit verstrichen ist, und anschließend wird diese nach Verstreichen eines vorbestimmten zweiten Zeitintervalls von dieser abgeschaltet. Da sich in diesem Fall jedoch die Anzahl der Umdrehungen des Motors pro Minute vergrößert, werden die Zündpunkteinstellung oder die Einstellung der Unterbrechung der Stromversorgung in Richtung der Referenzposition (d. h. 75° vor OT) verschoben, so daß sich die Zeitdauer vom Zuschalten der Stromversorgung bis zum Abschalten derselben verringert. Deshalb ist es wünschenswert, daß die Referenzposition zur Steuerung auch ordnungsgemäß von der Kurbelwinkelreferenzposition oder der steigenden Flanke eines Impulses des ersten Signals nach vorne verschoben wird. Zu diesem Zweck muß jeder der Schlitze 3a in der Drehscheibe 2 eine erweiterte Länge in Umfangsrichtung haben, was jedoch die mechanische Stabilität der Drehscheibe 2 verringert. Darüber hinaus wird die Stromversorgung für die Zündspule während einer Nebenzündperiode (d. h. während den frühen Phasen beim Starten eines Motors) mit der ersten Referenzkurbelstellung oder der steigenden Kante eines ersten Signalimpulses (d. h. bei 75° vor OT) gestartet, und bei der zweiten Referenzkurbelposition oder der fallenden Flanke des ersten Signalimpulses (d. h. bei 5° vor OT) abgeschaltet. Wenn in diesem Zustand die erste Referenzposition zum Starten der Stromversorgung auf eine Kurbelposition eingestellt wird, die von 75° vor OT fortgeschritten ist, so daß die Stromversorgungszeit während einem Hochgeschwindigkeitsbetrieb des Motors vergrößert werden kann, so vergrößert sich der Energieverbrauch und an der Zündspule und deren benachbarten Elementen wird während einer Nebenzündperiode viel Wärme erzeugt, wodurch an diesen Wärmeschäden auftreten können. Demzufolge ist die oben beschriebene Maßnahme keine zweckmäßige Lösung.

Bei der oben beschriebenen herkömmlichen Motorsteuervorrichtung erzeugt der Signalgenerator 8 ein Kurbelwinkelreferenzsignal L1, das nur einen Impuls für einen Zündzyklus jedes Zylinders enthält, so daß die Referenzkurbelposition für die Motorsteuerung festgelegt ist. Demzufolge kann die Referenzkurbelposition für die Motorsteuerung nicht von der ersten festgelegten Referenzkurbelposition oder der steigenden Flanke eines ersten Signalimpulses (d. h. 75° vor OT) nach vorne verschoben werde, auch wenn sich die Drehzahl des Motors während der normalen Motorsteuerung vergrößert. Deshalb ist die herkömmliche Vorrichtung nicht für einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb des Motors geeignet. Um andererseits hohe Drehzahlen des Motors zu erzielen, muß die erste Referenzkurbelposition oder die steigende Flanke eines Impulses des Kurbelwinkelreferenzsignals L1 auf eine bestimmte vorgeschobene Position festgesetzt werden. Dies bewirkt jedoch eine verlängerte Steuerzeit, wie z. B. eine verlängerte Stromversorgungszeit während einer Nebenzündperiode. Somit steigt der oben erwähnte Energieverbrauch und eine große Wärmemenge wird erzeugt. Um die resultierende thermische Zerstörung der betroffenen Bauteile zu vermeiden, wird zusätzlich eine Wärmesenke oder ähnliche wärmeabsorbierende oder wärmeableitende Einrichtungen benötigt. Dies erhöht die Anzahl der benötigten Bauteile und verkompliziert die Gesamtkonstruktion der Vorrichtung, wobei erhöhte Fertigungskosten hinzukommen. Darüber hinaus bewirkt die verlängerte Steuerperiode oder Dauer, wie z. B. die Zeitdauer der Stromversorgung, vermehrte für eine stabile Motorsteuerung ungünstige Effekte, die sich aufgrund externer Störungen, wie z. B. einer plötzlichen Änderung in der Motordrehzahl.

Demzufolge dient die vorliegende Erfindung dazu, die oben beschriebenen Probleme zu umgehen, wie sie bei herkömmlichen Motorsteuervorrichtungen auftreten.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuen und verbesserten Signalgenerator zur Verwendung in einer Motorsteuerungsvorrichtung zu schaffen, der ein Kurbelwinkelreferenzsignal erzeugt, das mehrere Impulse für einen Zündzyklus eines Zylinders enthält, die vorgeschriebenen Kurbelpositionen des Zylinders entsprechen, ohne die mechanische Stabilität des Generators in irgendeiner Weise zu reduzieren.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine neue und verbesserte Motorsteuerungsvorrichtung zu schaffen, bei der eine Referenzkurbelposition für die Motorsteuerung in Übereinstimmung mit den Betriebsbedingungen des Motors, z. B. dessen Drehzahl, verändert werden kann, so daß die Referenzkurbelposition passend für niedrige Geschwindigkeiten oder Nebenzündzyklen verzögert werden kann und während eines Hochgeschwindigkeitsbetriebs des Motors vorverlegt werden kann.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue und verbesserte Motorsteuervorrichtung zu schaffen, die eine Referenzkurbelposition für die Motorsteuerung in Übereinstimmung mit verschiedenen Zündverstellungssteuerbereichen verändern kann, wodurch die Zuverlässigkeit und Stabilität bei der Motorsteuerung verbessert wird.

Zur Lösung der obigen Aufgaben ist gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Signalgenerator zur Verwendung in einer Motorsteuerungsvorrichtung vorgesehen, der ein Kurbelwinkelreferenzsignal erzeugt, das mehrere Impulse für jeden Arbeitszyklus jedes Zylinders synchron mit der Umdrehung des Motors enthält, wobei jeder der Impulse in einer Gruppe eine steigende und eine fallende Flanke aufweist, die als vorbestimmte Referenzwinkelpositionen eines entsprechenden Zylinders zum Steuern des Motorbetriebs verwendet werden können.

Gemäß einer weiteren Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Signalgenerator zur Verwendung in einer Motorsteuervorrichtung vorgesehen, umfassend: eine Drehwelle, die synchron mit der Drehung des Motors drehbar ist;
eine Drehscheibe, die fest an der Drehwelle montiert ist und in der mehrere Gruppen von Schlitzen ausgebildet sind, wobei die Schlitze in einer Gruppe für einen entsprechenden Zylinder sind und auf einem Kreis um die Achse der Drehwelle angeordnet sind, wobei jeder der Schlitze in einer Gruppe eine Vorderkante und eine Hinterkante entsprechend vorgeschriebenen Kurbelpositionen eines entsprechenden Zylinders hat; und
einen in der Nähe der Drehscheibe angeordneten Optokoppler zum Erzeugen eines Ausgangssignals, wenn dieser feststellt, daß einer der Schlitze in der Drehscheibe 102 eine vorgeschriebene Position während der Drehung der Drehscheibe passiert.

Bei einer vorteilhaften Ausbildungsform enthält jede Gruppe von Schlitzen mindestens einen ersten und einen zweiten Schlitz, die auf einem einzelnen Kreis um die Drehachse der Drehwelle angeordnet sind, wobei die ersten Schlitze im wesentlichen die gleiche Länge in Ümfangsrichtung haben und in Umfangsrichtung voneinander im wesentlichen gleich beabstandet sind, und wobei die zweiten Schlitze in der Nähe der entsprechenden ersten Schlitze angeordnet sind und im wesentlichen die gleiche Länge in Umfangsrichtung haben und in Umfangsrichtung voneinander im wesentlichen gleich beabstandet sind.

Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor vorgesehen, umfassend:
einen Signalgenerator zum Erzeugen eines Kurbelwinkelreferenzsignals, das mehrere Impulse für jeden Betriebszyklus jedes Zylinders synchron mit der Drehung des Motors enthält, wobei jeder der Impulse in einer Gruppe eine steigende Flanke und eine fallende Flanke hat, die vorbestimmten Referenzpositionen eines entsprechenden Zylinders entsprechen; und
eine Steuereinheit zum Steuern des Motorbetriebs, basierend auf dem Kurbelwinkelreferenzsignals des Signalgenerators, so daß diese den Motor basierend auf einigen der steigenden und fallenden Flanken der Impulse in einer Gruppe in einem Motorbetriebszustand steuert, und diesen basierend auf einer weiteren der steigenden und fallenden Flanken der Impulse in einer Gruppe in einem weiteren Motorbetriebszustand steuert.

Entsprechend einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor vorgesehen, umfassend:
einen Signalgenerator zum Erzeugen eines Kurbelwinkelreferenzsignals, das mehrere Impulse für jeden Betriebszyklus jedes Zylinders synchron mit der Drehung des Motors enthält, wobei jeder der Impulse in einer Gruppe eine steigende Flanke und eine fallende Flanke hat, die vorbestimmten Referenzpositionen eines entsprechenden Zylinders entsprechen; und
eine Steuereinheit zum Steuern des Motorbetriebs, basierend auf dem Kurbelwinkelreferenzsignal des Signalgenerators, so daß mindestens eine der steigenden und fallenden Flanken der Impulse in einer Gruppe als Referenzsteuerposition in Übereinstimmung mit verschiedenen Steuereinstellungsbereichen herangezogen wird.

Vorzugsweise liegt die mindestens eine der steigenden und fallenden Flanken der Impulse, die als Referenzsteuerposition bestimmt sind, einer Steuereinstellung am nächsten, mit der die Motorsteuerung durchgeführt wird.

Die obigen und weitere Aufgaben, Kennzeichen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vollständig hervorgehen, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erfolgt. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, die schematisch die Anordnung eines erfindungsgemäßen Signalgenerators zeigt;

Fig. 2 ein Wellenformdiagramm, das die Wellenformen der Ausgangssignale des Signalgenerators von Fig. 1 zeigt;

Fig. 3 ein Zeitdiagramm, das den Betrieb einer mit dem Signalgenerator von Fig. 1 ausgestatteten Motorsteuervorrichtung zum Steuern der Stromversorgung für eine Zündspule zeigt;

Fig. 4 ein Zeitdiagramm, das den Betrieb einer mit dem Signalgenerator von Fig. 1 ausgestatteten Motorsteuervorrichtung zum Andern der Referenzposition für die Motorsteuerung in Übereinstimmung mit verschiedenen Zündverstellungssteuerbereichen zeigt;

Fig. 5 ein schematisches Blockdiagramm einer herkömmlichen Motorsteuervorrichtung;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht, die den grundsätzlichen Aufbau eines herkömmlichen Signalgenerators zeigt, der bei der Motorsteuervorrichtung von Fig. 5 verwendet wird;

Fig. 7 einen schematischen Schaltplan des herkömmlichen Signalgenerators von Fig. 6; und

Fig. 8 ein Wellenformdiagramm, das die Wellenformen der Ausgangssignale des herkömmlichen Signalgenerators von Fig. 6 zeigt.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung detailliert anhand einer bevorzugten Ausführungsform, wie in den beigefügten Zeichnungen gezeigt, beschrieben.

Zunächst sei angemerkt, daß der grundsätzliche Aufbau einer erfindungsgemäßen Motorsteuervorrichtung dem der herkömmlichen in Fig. 5 gezeigten ähnelt. Jedoch ist der Aufbau und der Betrieb eines Signalgenerators, der mit dem Bezugszeichen 108 in Fig. 1 versehen ist, und der Aufbau einer Steuereinheit (nicht gezeigt) in Form eines Mikrocomputers unterschiedlich zu den entsprechenden Bauteilen 8, 10 der herkömmlichen in den Fig. 5 und 6 gezeigten Vorrichtung.

So erzeugt der Signalgenerator 108 der vorliegenden Erfindung ein Kurbelwinkelreferenzsignal, das zwei Impulse für einen Zündzyklus jedes Zylinders synchron mit der Drehung des Motors enthält, wobei jeder der beiden Impulse eine steigende und eine fallende Flanke hat, die als vorgeschriebene Referenzkurbelpositionen für einen entsprechenden Zylinder zum Steuern des Motorbetriebs verwendet werden können. Die Steuereinheit der vorliegenden Erfindung steuert den Betrieb des Motors, basierend auf dem Kurbelwinkelreferenzsignal des Signalgenerators 108 derart, daß sie den Motor, basierend auf einer der steigenden und fallenden Flanken der beiden Impulse, in einem Motorbetriebszustand steuert, und den Motor, basierend auf einer anderen der steigenden und fallenden Flanken der beiden Impulse in einem weiteren Betriebszustand des Motors steuert. Ferner erzeugt der Signalgenerator 108 ein Zylinderidentifizierungssignal synchron mit der Drehung des Motors zum Identifizieren der Zylinder des Motors, und die Steuereinheit identifiziert die Betriebszustände der Zylinder basierend auf dem Zylinderidentifizierungssignal und steuert den Motor basierend auf dem Kurbelwinkelreferenzsignal in der oben beschriebenen Art, nachdem die Zylinderidentifizierung vollzogen worden ist.

Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt der Signalgenerator 108 der vorliegenden Erfindung eine Drehwelle 101, die wirksam mit der Kurbelwelle (nicht gezeigt) eines Verbrennungsmotors mit mehreren Zylindern verbunden ist, sowie eine fest an der Drehwelle 101 montierte Drehscheibe 102, wie bei dem herkömmlichen Signalgenerator 8 von Fig. 6. Die Drehscheibe 102 besitzt mehrere (für einen Vierzylindermotor wie dargestellt vier) Paare von ersten und zweiten darin ausgebildeten bogenförmigen Schlitzen 103a, 103b. Die ersten und zweiten Schlitze 103a, 103b sind auf einem Kreis um die Achse der Drehwelle 101 angeordnet. Die ersten Schlitze 103a besitzen im wesentlichen die gleiche Länge in Umfangsrichtung und sind in Umfangsrichtung jeweils voneinander um im wesentlichen die gleichen Abstände beabstandet. Die zweiten Schlitze 103b sind in der Nähe der entsprechenden ersten Schlitze 103a angeordnet und besitzen im wesentlichen die gleiche Länge in Umfangsrichtung. Die zweiten Schlitze 103b sind in Umfangsrichtung jeweils voneinander um im wesentlichen die gleichen Abstände beabstandet, wobei die ersten und die zweiten Schlitze 103a, 103b in Paaren eine Vorderkante und eine Hinterkante haben, entsprechen den vorgeschriebenen Winkelpositionen eines entsprechenden Zylinders. In dem dargestellten Beispiel sind die zweiten Schlitze 103b in Umfangsrichtung um einen vorgeschriebenen begrenzten Abstand von den jeweiligen ersten Schlitzen 103a beabstandet und zwar in einer Richtung, die zur Drehrichtung der Drehwelle 101, die durch den gebogenen Pfeil A in Fig. 1 angedeutet ist, entgegengesetzt ist. In Fig. 1 sind die zweiten Schlitze 103b so dargestellt, daß diese eine Länge aufweisen, die der der ersten Schlitze 103a gleicht, jedoch kann deren Länge in Umfangsrichtung kleiner oder größer sein als die für die ersten Schlitze 103a benötigte.

Die Drehscheibe 102 hat auch einen einem bestimmten Zylinder entsprechenden dritten bogenförmigen Schlitz 103c, der in der Nähe der ersten Schlitze 103a auf einem Kreis angeordnet ist, der zu dem Kreis unterschiedlich ist, auf dem die ersten und die zweiten Schlitze 103a, 103b angeordnet sind. In dem dargestellten Beispiel ist der dritte Schlitz 103c in der Nähe des ersten Schlitzes 103a für den bestimmten Zylinder radial innerhalb von diesem angeordnet und er hat einen Winkelbogen, der durch die in Umfangsrichtung entgegengesetzten Enden desselben eingeschlossen wird, der größer ist als der des ersten Schlitzes 103a. Somit kann der dritte Schlitz 103c in Umfangsrichtung wesentlich kleiner ausgebildet werden, als der zweite Schlitz 3b des oben erwähnten herkömmlichen Signalgenerators 8 von Fig. 6, angesichts der Tatsache, daß die Länge in Umfangsrichtung oder der Winkelbogen, der durch die Vorderkante eines ersten Schlitzes 103a und die Hinterkante des entsprechenden zweiten Schlitzes 103b bei einem Paar größer ist, als der eines ersten Schlitzes 3b des herkömmlichen Signalgenerators 8. Auch wenn in der Darstellung von Fig. 1 der dritte Schlitz 103c innerhalb von den ersten und den zweiten Schlitzen 103a, 103b angeordnet ist, kann er auch außerhalb von diesen oder auf dem Kreis, auf dem der erste und der zweite Schlitz 103, 103b angeordnet sind, angeordnet sein. Darüber hinaus ist der dritte Schlitz 103c nicht auf die dargestellte Ausbildung und Anordnung beschränkt, sondern kann in verschiedenen Anordnungen ausgeführt werden. Es können auch zwei oder mehr dritte Schlitze zum Zwecke einer beschleunigten Zylinderidentifizierung vorgesehen werden.

Ein erster und ein zweiter Optokoppler 104, 105 sind in der Nähe der Drehscheibe 102 zum Erzeugen eines Ausgangssignals in Form eines Kurbelwinkelreferenzsignals L′1 und und eines Ausgangssignals in Form eines Zylinderidentifizierungssignals L′2 vorgesehen, wenn diese feststellen, daß einer der ersten, zweiten und dritten Schlitze 103a, 103b und 103c in der Drehscheibe 102 eine vorgeschriebene Position während der Drehung der Drehscheibe 102 passieren. Jeder der Optokoppler 104, 105 enthält einen Doppelsatz einer lichtemittierenden Diode 104a, 105a und einen Lichtsensor 104b, 105b in Form eines Fototransistors, die auf gegenüberliegenden Seiten der Drehscheibe 102 fluchtend miteinander auf dem Kreis angeordnet sind, auf dem die ersten und zweiten Schlitze 103a, 103b oder der dritte Schlitz 103c angeordnet sind. Der Lichtsensor 104b erzeugt ein Kurbelwinkelreferenzsignal L′1, das zwei Impulse für jeden Zündzyklus jedes Zylinders enthält, wenn er das von der ersten lichtemittierenden Diode 104a ausgesandte Licht empfängt, das durch den ersten oder zweiten Schlitz 103a, 103b gelangt ist, d. h. zu dem Zeipunkt, zu dem einer der Schlitze 103a, 103b fluchtend mit der lichtemittierenden Diode 104a und dem Lichtsensor 104b ausgerichtet ist. Der Lichtsensor 105 erzeugt ein Zylinderidentifizierungssignal L′2, das einen Impuls für jeden Zündzyklus von nur dem bestimmten Zylinder enthält, wenn er das Licht empfängt, das von der lichtemittierenden Diode 105a ausgesandt ist und durch die dritten Schlitze 103c gelangt ist, d. h. zu dem Zeitpunkt, wenn der dritte Schlitz 103c fluchtend mit der lichtemittierenden Diode 105a und dem Lichtsensor 105b ausgerichtet ist.

Somit enthält, wie in Fig. 2 gezeigt, das Ausgangsignal L′1 des Lichtsensors 104b mehrere Paare erster und zweite Impulse P1, P2, die eine relativ schmale Impulsbreite haben und sich auf einen entsprechenden ersten Schlitz 103a bzw. einem entsprechenden zweiten Schlitz 103b beziehen. Jeder der ersten Impulse P1 besitzt eine steigende Flanke, die mit der Vorderkante eines entsprechenden ersten Schlitzes 103a entsteht (z. B. bei einem Kurbelwinkel von 110° vor dem oberen Totpunkt (VOTP) für einen entsprechenden Zylinder) sowie eine fallende Flanke, die mit seiner Hinterkante entsteht (z. B. bei 75° VOTP für den entsprechenden Zylinder). Auch hat jeder der zweiten Impulse P2, der einem entsprechenden ersten Impuls P1 folgt, eine steigende Flanke, die mit der Vorderkante eines entsprechenden zweiten Schlitzes 103b entsteht (z. B. bei 40° VOTP) und eine fallende Flanke, die mit der Hinterkante des entsprechenden Schlitzes 103b entsteht (z. B. bei 5° VOTP).

Andererseits enthält das Ausgangssignal L′2 des Lichtsensors 105b einen einzelnen Zylinderidentifizierungsimpuls für jeden Zündzyklus des bestimmten Zylinders. Der Zylinderidentifizierungsimpuls hat in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine relativ breite Impulsbreite und ist mit einem ersten Impuls P1 des Kurbelwinkelreferenzsignals L′1 nicht in Phase. Das heißt, der Zylinderidentifizierungsimpuls steigt vor der steigenden Flanke des ersten Impulses P1, d. h. vor 110° VOTP und er fällt hinter der fallenden Flanke und vor der steigenden Flanke des nachfolgenden zweiten Impulses P2, d. h. nach 75° VOTP und vor 40° VOTP.

Da sich im Betrieb die Drehscheibe 102 in der durch den Pfeil A in Fig. 1 angedeuteten Richtung synchron mit der Drehung des Motors dreht, erzeugt jeder der Lichtsensoren 104b, 105b des Signalgenerators 108 ein Kurbelwinkelreferenzsignal L′1, das erste und zweite Impulse P1, P2 enthält, sowie ein Zylinderidentifizierungssignal L′2, das dritte Impulse enthält, wie in Fig. 2 gezeigt. Die Ausgangssignale des Signalgenerators 108 werden der Steuereinheit (nicht gezeigt) über den nicht gezeigten Schnittstellenschaltkreis zugeführt, die den bestimmten Zylinder identifiziert ebenso wie einen diesem entsprechenden Impuls P1, basierend auf einem Zylinderidentifizierungsimpuls, der in dem Zylinderidentifizierungssignal L′2 enthalten ist. Anschließend erkennt die Steuereinheit basierend auf dem Kurbelwinkelreferenzsignal L′1 (d. h. den steigenden und fallenden Flanken der ersten und zweiten Impulse P1, P2) die vier Referenzwinkelpositionen, d. h. 110° VOTP, 75° VOTP, 40° VOTP und 5° VOTP und steuert den Motor basierend auf diesen Referenzwinkelpositionen.

Während einem normalen Motorbetrieb (niedrige und mittlere Geschwindigkeit) wird die erste Referenzwinkelposition von 75° VOTP als Steuerreferenz herangezogen, wohingegen bei einem Hochgeschwindigkeitsbetrieb des Motors die dritte Referenzwinkelposition von 110° VOTP als Steuerreferenz herangezogen wird. Demzufolge wird es beim Hochgeschwindigkeitsbetrieb möglich, eine nach vorne verschobene Steuerreferenz (d. h. 110° VOTP) vorzusehen, die in dem Kurbelwinkel oder der Kurbelposition wesentlich weiter vorverlegt ist als eine herkömmliche Steuerreferenz, die grundsätzlich bei 75° VOTP eingestellt wird, wodurch verschiedene Motorsteuereinstellungen, z. B. die Einstellung zum Starten der Stromversorgung für eine Zündspule, die Zündeinstellung oder die Einstellung zum Abschalten der Stromversorgung und ähnliches, ausreichend und angemessen nach vorne verschoben werden können, wie es für den Hochgeschwindigkeitsbetrieb des Motors erforderlich ist. Demzufolge können die Referenzkurbelpositionen zum Steuern des Betriebszustandes des Motors passend innerhalb zweckmäßiger Steuerbereiche eingestellt werden, wie es unberücksichtigt des maximalen Grenzwerts der Referenzsteuerposition nötig ist. Dies bewirkt eine stabile Motorsteuerung.

Ferner kann die Steuereinheit in Form eines Mikrocomputers während der anfänglichen Zündperiode beim Starten des Motors oft nicht richtig funktionieren, beispielsweise aufgrund eines zeitweiligen Absinkens der Batteriespannung, wenn der Anlasser und ähnliches betätigt wird. In dieser Situation wird basierend auf den zweiten Impulsen P2 in dem Kurbelwinkelreferenzsignal L′1 eine Nebenzündsteuerung vollzogen. Dies bedeutet, wie in Fig. 3 gezeigt, daß die Stromversorgung für die nicht dargestellte Zündspule mit der steigenden Flanke eines zweiten Impulses P2 gestartet wird, d. h. bei einen Kurbelwinkel von 40° VOTP, und diese mit der fallenden Flanke des zweiten Impulses P2, d. h. bei einem Kurbelwinkel von 5° VOTP abgeschaltet wird.

Demzufolge ist die Einschaltdauer während den Nebenzündperioden reduziert, verglichen mit einem herkömmlichen System, bei dem die Stromversorgung für die Zündspule mit der fallenden Flanke des ersten Impulses P1 des Kurbelwinkelreferenzsignals L′1 gestartet wird, d. h. bei 75° VOTP, wie in Fig. 3 durch die mit Punkten unterbrochene Linie angedeutet ist. Demzufolge ist der der Zündspule zugeführte Strom wesentlich verringert, was die thermische Belastung der Leistungsbauelemente der Zündvorrichtung verringert und somit eine thermische Zerstörung derselben verhindert. Demzufolge ist es nicht nötig, wärmeabsorbierende oder wärmeumwandelnde Einrichtungen, wie z. B. einen Wärmebehälter, vorzusehen.

Ferner wird, auch wenn in diesem Fall die Leitungsdauer der Zündspule, während der dieser Energie zugeführt wird, auf einen Kurbelwinkelbereich von 40° VOTP bis 5° VOTP verkürzt ist, eine ausreichende Länge der Leitungsdauer für eine geeignete Zündung erzielt, da die Drehzahl der Kurbelwelle während der Anfangsphase beim Starten des Motors niedrig ist.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 ein weiteres Beispiel einer Maschinensteuerung beschrieben, bei dem die Referenzposition oder der Kurbelwinkel für die Motorsteuerung in Übereinstimmung mit verschiedenen Steuereinstellungen verändert wird. In diesem Beispiel wird eine Referenzwinkelposition, die einer der steigenden und fallenden Flanken der ersten und zweiten Impulse P1, P2 entspricht und die einer Steuereinstellung am nächsten ist, als Referenzsteuerposition eingesetzt. Die Steuereinstellung kann eine Einstellung zum Steuern jeglicher Motorbetriebsart sein, wie z. B. das Starten und Abschalten der Stromversorgung für eine Zündspule, das Starten und Beenden der Benzineinspritzung, etc. Wie in Fig. 4 beispielsweise gezeigt, wird die steigende Flanke eines ersten Impulses P1 für den Zylinder als Referenzposition für einen ersten Bereich (a) der Steuereinstellung von 110° VOTP bis 75° VOTP eines Betriebszyklus eines Zylinders herangezogen; für einen zweiten Bereich (b) von 75° VOTP bis 40° VOTP des Zylinderzyklus wird die fallende Flanke des ersten Impulses P1 für den Zylinder als Referenzposition herangezogen; für einen dritten Bereich (c) von 45° VOTP bis 5° VOTP des Zylinderzyklus wird die steigende Flanke des zweiten Impulses P2 für den Zylinder als Referenzposition herangezogen; und für einen vierten Bereich (d) von 5° VOTP des Zylinderzyklus bis 110° VOTP des folgenden Betriebszyklus des Zylinders wird die fallende Flanke des zweiten Impulses P2 als Referenzposition herangezogen. Mit dieser Steuereinstellung ergeben sich auch wenn die Impulsbreite der ersten und zweiten Impulse P1, P2 des Kurbelwinkelreferenzsignals L′1 während Übergangsperioden beim Motorbetrieb, wie beispielsweise positive oder negative Beschleunigung, etc., variiert, praktisch keine ungünstigen Effekte auf die Motorsteuerung, da die Zeitspanne oder der Abstand zwischen den Referenzpositionen und der Steuereinstellung mit der vorliegenden Erfindung wesentlich kürzer eingestellt werden kann, als bei einer herkömmlichen Vorrichtung, die den herkömmlichen Signalgenerator 8, wie in den Fig. 7 und 8 gezeigt, verwendet. Wenn somit eine Zündung in einer Kurbelposition zwischen beispielsweise 40° VOTP und 5° VOTP ausgeführt werden soll, so wird die steigende Flanke eines zweiten Impulses P2 (d. h. 40° VOTP), die dem rechtzeitigen Zündzeitpunkt am nächsten ist, als Referenzposition herangezogen, so daß ein Zeitglied mit der steigenden Flanke eines Zweitimpulses P2 in Betrieb gesetzt wird, um die Stromversorgung für eine nicht gezeigte Zündspule abzuschalten, um die Zündung zu bewirken, nachdem seit der steigenden Flanke des Zweitimpulses P2 eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist. Jedoch im Gegensatz zu der oben beschriebenen herkömmlichen Motorsteuervorrichtung wird ein Zeitglied mit der steigenden Flanke eines Impulses des Kurbelwinkelreferenzsignals L′2 (d. h. 75° VOTP) betrieben, um die Stromversorgung abzuschalten, nachdem eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, gemessen von 40° VOTP, die wesentlich länger ist als die mit der vorliegenden Erfindung. Wenn es sich in diesem Fall die Impulsbreite jedes Impulses des Kurbelwinkelreferenzsignals L′1 verändert oder aufgrund einer plötzlichen Motorbeschleunigung reduziert wie durch die mit Punkten unterbrochenen Linie in Fig. 4 gezeigt, so wird die vorgeschriebene Zündeinstellung mit der herkömmlichen Vorrichtung in einem wesentlich größeren Ausmaß verzögert, als mit der vorliegenden Erfindung, d. h. um eine Zeit verzögert, die einem Intervall zwischen 75° VOTP und 40° VOTP aufgrund einer solchen Beschleunigung entspricht.

Auch wenn in der obigen Beschreibung die steigenden und fallenden Flanken der ersten und zweiten Impulse P1, P2 des Kurbelwinkelreferenzsignals L′1 (d. h. die Vorderkanten der ersten und zweiten Schlitze 103a, 103b des Signalgenerators 108) so eingestellt sind, daß diese bei 110° VOTP, 75° VOTP, 40° VOTP und 5° VOTP liegen, können diese selbstverständlich, wenn notwendig, auf jeden willkürlichen Kurbelwinkel eingestellt werden.

Auch wenn ferner in der obigen Beschreibung das Kurbelwinkelreferenzsignal L′2 zwei Rechteckimpulse P1, P2 für jeden Zündzyklus eines Zylinders enthält, so kann dieses selbstverständlich, wenn nötig, auch drei oder mehr Impulse enthalten.

Es sei angemerkt, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die Steuerung der Stromversorgung der Zündspule beschränkt ist, sondern in gleicher Weise für andere Motorsteuervorgänge, wie beispielsweise die Benzineinspritzung, etc., anwendbar ist.

Claims (10)

1. Signalgenerator zur Verwendung in einer Motorsteuervorrichtung, der ein Kurbelwinkelreferenzsignal erzeugt, das mehrere Impulse (L′1, L′2) für jeden Arbeitszyklus jedes Zylinders synchron mit der Drehung des Motors enthält, wobei jeder der Impulse in einer Gruppe eine steigende Flanke und eine fallende Flanke aufweist, die als vorbestimmte Referenzwinkelpositionen eines entsprechenden Zylinders zum Steuern des Motorbetriebs verwendet werden können.

2. Signalgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser ferner ein Zylinderidentifizierungssignal synchron mit der Drehung des Motors erzeugt, um die Betriebszustände der Zylinder zu identifizieren.

3. Signalgenerator zur Verwendung in einer Motorsteuervorrichtung, umfassend:

• - eine Drehwelle (101), die synchron mit der Drehung des Motors drehbar ist;
• - eine Drehscheibe (102), die fest an der Drehwelle (101) montiert ist und in der mehrere Gruppen von Schlitzen ausgebildet sind, wobei die Schlitze in einer Gruppe für einen entsprechenden Zylinder sind und auf einem Kreis um die Achse der Drehwelle angeordnet sind, wobei jeder der Schlitze in einer Gruppe eine Vorderkante und eine Hinterkante entsprechend vorgeschriebenen Kurbelpositionen eines entsprechenden Zylinders hat; und
• - einen in der Nähe der Drehscheibe (102) angeordneten Optokoppler (104a, 104b, 105a, 105b) zum Erzeugen eines Ausgangssignals, wenn dieser feststellt, daß einer der Schlitze in der Drehscheibe (102) eine vorgeschriebene Position während der Drehung der Drehscheibe passiert.

4. Signalgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gruppe von Schlitzen mindestens einen ersten Schlitz (103a) und einen zweiten Schlitz (103b) umfaßt, die auf einem einzelnen Kreis um die Drehachse der Drehwelle (101) angeordnet sind, wobei die ersten Schlitze (103a) im wesentlichen die gleiche Länge in Umfangsrichtung haben und in Umfangsrichtung voneinander im wesentlichen gleich beabstandet sind, und wobei die zweiten Schlitze (103b) in der Nähe der entsprechenden ersten Schlitze angeordnet sind und im wesentlichen die gleiche Länge in Umfangsrichtung haben und in Umfangsrichtung voneinander im wesentlichen gleich beabstandet sind.

5. Signalgenerator nach Anspruch 4, umfassend:

• - mindestens einen dritten Schlitz (103c), der mindestens einem der Zylinder entspricht und in der Nähe einer entsprechenden Gruppe von ersten und zweiten Schlitzen angeordnet ist; und
• - einen zweiten Optokoppler (105a, 105b), der in der Nähe der Drehscheibe (102) angeordnet ist, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, wenn er feststellt, daß der mindestens eine dritte Schlitz in der Drehscheibe eine vorgeschriebene Position während der Drehung der Drehscheibe passiert.

6. Signalgenerator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine dritte Schlitz (103c) auf einem Kreis angeordnet ist, der zu dem Kreis unterschiedlich ist, auf dem der erste und der zweite Schlitz angeordnet sind.

7. Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, umfassend:

• - einen Signalgenerator (108) zum Erzeugen eines Kurbelwinkelreferenzsignals, das mehrere Impulse für jeden Betriebszyklus jedes Zylinders synchron mit der Drehung des Motors enthält, wobei jeder der Impulse in einer Gruppe eine steigende Flanke und eine fallende Flanke hat, die vorbestimmten Referenzpositionen eines entsprechenden Zylinders entsprechen; und
• - eine Steuereinheit zum Steuern des Motorbetriebs, basierend auf dem Kurbelwinkelreferenzsignals des Signalgenerators (108), so daß diese den Motor basierend auf einigen der steigenden und fallenden Flanken der Impulse in einer Gruppe in einem Motorbetriebszustand steuert, und liegen basierend auf einer weiteren der steigenden und fallenden Flanken der Impulse in einer Gruppe in einem weiteren Motorbetriebszustand steuert.

8. Steuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgenerator (108) ferner ein Zylinderidentifizierungssignal synchron mit der Drehung des Motors erzeugt, und daß die Steuereinheit die Betriebszustände der Zylinder basierend auf dem Zylinderidentifizierungssignal identifiziert und den Motor basierend auf dem Kurbelwinkelreferenzsignal in der obigen Art steuert, nachdem die Zylinderidentifizierung durchgeführt worden ist.

9. Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, umfassend:

• - einen Signalgenerator (108) zum Erzeugen eines Kurbelwinkelreferenzsignals, das mehrere Impulse für jeden Betriebszyklus jedes Zylinders synchron mit der Drehung des Motors enthält, wobei jeder der Impulse in einer Gruppe eine steigende Flanke und eine fallende Flanke hat, die vorbestimmten Referenzpositionen eines entsprechenden Zylinders entsprechen; und
• - eine Steuereinheit zum Steuern des Motorbetriebs, basierend auf dem Kurbelwinkelreferenzsignal des Signalgenerators (108), so daß mindestens eine der steigenden und fallenden Flanken der Impulse in einer Gruppe als Referenzsteuerposition in Übereinstimmung mit verschiedenen Steuereinstellungsbereichen herangezogen wird.

10. Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der steigenden und fallenden Flanken der für eine Referenzsteuerposition herangezogenen Impulse einer Steuereinstellung am nächsten liegt, mit der die Motorsteuerung durchgeführt wird.