DE4322679A1 - Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung zum Steuern eines Betriebes einer Brennkraftmaschine (im weiteren einfach als Motor bezeichnet) durch Steuern von Kraftstoffeinspritzungen, Zündzeitpunkten und dergleichen für die individuellen Motorenzylinder auf der Basis eines Referenzpositionssignals und eines Zylinderidentifikationssignals. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Motorensteuervorrichtung, welche auf einen Vielzylindermotor einschließlich einer vorgegebenen Anzahl von Zylindern angewendet werden kann und bei der die Referenzpositionen für die individuellen Zylinder schnell mit hoher Zuverlässigkeit erfaßt werden können.
Im allgemeinen ist es bei dem Vielzylindermotor für ein Automobil oder ein Motorfahrzeug erforderlich, optimal die Kraftstoffeinspritzungen und Zündzeitpunkte abhängig von dem Betriebszustand des Motors oder des Motorfahrzeuges zu steuern. Dazu ist eine Signalerzeugungseinrichtung einschließlich eines Sensors in Verbindung mit einer rotierbaren Welle des Motors zum Verfügbarmachen eines Referenzpositionssignals, anzeigend Referenzpositionen für die individuellen Motorenzylinder und eines Zylyinderidentifikationssignals zum Identifizieren eines bestimmten Zylinders, vorgesehen. Weiterhin wird ein Mikrocomputer benutzt zum Erfassen einer Referenzkurbelwinkelposition für jeden Zylinder auf der Basis der oben erwähnten Signale und Bewirken einer Zeitgeber-basierenden Steuerungsoperation auf der Basis der Referenzpositionen für die Zylinder durch Bestimmen über Berechnung von den Steuerzeitpunkten, wie zum Beispiel den Zündzeitpunkten und dergleichen.
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm zum Zeigen einer Motorensteuervorrichtung des oben bekannten Typs, welche dazu bekannt ist. Mit Bezug auf die Figur beinhaltet diese bekannte Motorensteuervorrichtung eine Referenzpositionssignal-Erzeugungseinrichtung 1 zum Erzeugen eines Referenzpositionssignals T darstellend Referenzkurbelwinkelpositionen auf einer Zylinder-um-Zylinder-Basis synchron mit einer Rotation einer Kurbelwelle des Motors (nicht gezeigt) und eine Zylinderidentifikations(ID)-Erzeugungseinrichtung 2 zum Erzeugen eines Zylinderidentifikations(ID)-Signals zum Identifizieren eines speziellen Zylinders synchron mit der Rotation einer Welle (zum Beispiel einer Nockenwelle) verbunden mit der Kurbelwelle und aufweisend eine Rotationsfrequenz gleich der Hälfte derer der Kurbelwelle, und eine Vielzahl von Sensoren (im allgemeinen bezeichnet durch ein Bezugszeichen 3) zum Erfassen des Betriebszustandes des Motors, wie zum Beispiel einer Drehzahl (UpM) des Motors, Lasten davon usw.
Das Referenzpositionssignal T, das Zylinderidentifikationssignal C und das Betriebszustandssignal D werden eingegeben an eine Steuereinrichtung 4, welche den Motor steuert auf der Basis dieser Signale und welche eine Referenzpositionsbestimmungseinheit 4 zum Entscheiden oder Bestimmen der Referenzposition für jeden Motorenzylinder auf der Basis des Referenzpositionssignals T und des Zylinderidentifikationssignals C und eine Zeitpunktbestimmungseinheit 42 zum Erzeugen eines Steuersignals zum Steuern der Zündzeitpunkte oder dergleichen für die individuellen Zylinder auf der Basis des Ausgabesignals F von der Referenzpositionsbestimmungseinheit 41 und dem Betriebszustandssignal D abgeleitet von dem Sensorensatz 3, beinhaltet.
Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht zum Zeigen typischer Strukturen der Referenzpositionssignal-Erzeugungseinrichtung 1 und der Zylinderidentifikationssignal-Erzeugungseinrichtung 2. Mit Bezug auf die Figur beinhaltet die Referenzpositionssignal-Erzeugungseinrichtung 1 eine Signalscheibe 11, welche angebracht ist auf einer Kurbelwelle 10 und sich somit dreht synchron mit der Rotation des Motors und welche zwölf Zähne oder Vorkragungen 12 aus magnetischem Material unter gleichen Abständen ausgebildet entlang des äußeren peripherischen Randes der Scheibe 11 aufweist, wobei ein elektromagnetischer Aufnehmer 13 gegenüber der Anordnung der magnetischen Vorkragungen 12 angeordnet ist. Die Signalscheibe 11 mit den magnetischen Vorkragungen 13 kooperiert mit dem elektromagnetischen Aufnehmer 13, um die Referenzpositionssignal-Erzeugungseinrichtung 1 darzustellen.
Andererseits beinhaltet die Zylinderidentifikationssignal-Erzeugungseinrichtung 2 eine Nockenwelle 20, welche betriebsmäßig verbunden ist mit der Kurbelwelle 10 durch einen Reduktionsgetriebezug oder eine ähnliche Übertragungseinrichtung, so daß die vorherige sich dreht mit einer Drehzahl (UpM) gleich der Hälfte derer der letzteren. Eine zweite Signalscheibe 21 ist angebracht auf der Nockenwelle 20 zur Rotation damit. Diese Signalscheibe 21 hat eine magnetische Vorkragung oder einen Zahn 22 ausgebildet auf dem äußeren peripherischen Rand davon. Ein zweiter elektromagnetischer Aufnehmer 23 ist gegenüber einem Weg angeordnet, entlang dessen die Vorkragung 22 rotiert. Die Scheibe 21 mit der Vorkragung 22 kooperiert mit dem elektromagnetischen Aufnehmer 23, um die Zylinderidentifikationssignal-Erzeugungseinrichtung 2 zu bilden.
Fig. 7 ist ein Zeitablaufplan, welcher das Referenzpositionssignal T und das Zylinderidentifikationssignal C zusammen mit dem Entscheidungssignal F unter der Annahme illustriert, daß die Anzahl der Motorenzylinder, welche zu steuern sind, vier ist. Wie aus dieser Figur ersehen werden kann, enthält das Referenzpositionssignal T zwölf Impulse pro Rotation der Kurbelwelle 10 auf der Basis derer Referenzkurbelwinkelpositionssignale, beispielsweise darstellend einen Kurbelwinkel von B 75° (andeutend einen Kurbelwinkel von 75° vor dem oberen Totpunkt oder TDC) und einen Kurbelwinkel von B 15° für jeden der Zylinder.
Andererseits hat das Zylinderidentifikationssignal C eine Periode von 720° bezüglich des Kurbelwinkels für alle Zylinder, da die Nockenwelle nur einmal während einer Periode rotiert, während der die Kurbelwelle 10 zweimal rotiert. Somit sind die Zwischenimpulsintervalle Theta2 des Referenzpositionssignals T 30° bezüglich des Kurbelwinkels.
Weiterhin enthält das Zylinderidentifikationssignal C einen einzelnen Impuls, einmal erzeugt während der Periode von 720° für einen bestimmten Zylinder (Zylinder #1 im Falle des illustrierten Beispiels), wobei der Impuls eine Phasendifferenz Theta1 (zum Beispiel etwa 15°) relativ zum Impuls des Referenzpositionssignals T hat.
Als nächstes wird sich die Beschreibung wenden auf den Betrieb der bekannten Motorensteuervorrichtung, wie gezeigt in Fig. 5 bezugnehmen auf die Fig. 6 und 7.
Wenn sich der Motor dreht, erzeugen die Referenzpositionssignal-Erzeugungseinrichtung 1 und die Zylinderidentifikationssignal-Erzeugungseinrichtung 2 das Referenzpositionssignal T und das Zylinderidentifikationssignal C) welche Wellenformen wie in Fig. 7 illustriert haben. Diese Signale T und C werden zugeführt an die Referenzpositionsbestimmungseinheit 41 der Steuereinrichtung 3.
Die Referenzpositionsbestimmungseinheit 41 bestimmt die Position des Impulses enthalten in dem Referenzpositionssignal T, welcher hinterherläuft hinter der Erzeugung des Impulses des Zylinderidentifikationssignals C um den Kurbelwinkel Theta1 als der Referenzposition B 75° für den Zylinder #1. Darauffolgend bestimmt die Referenzpositionsbestimmungseinheit 41 die Referenzpositionen für den individuellen Zylinder auf der Basis der Referenzpositionssignalimpulse T erzeugt bei jedem Kurbelwinkel Theta2 (= 30°), um dadurch die Referenzpositionsentscheidungssignale F zu erzeugen, welche jeweils die Referenzpositionen B 75° und B 15° für jeden der weiteren Zylinder anzeigen.
Im Fall des Motors mit vier Zylindern werden die Referenzpositionsentscheidungssignale F jeweils enthaltend den Impuls, welcher die Referenzpositionen B 75° und B 15° jeweils anzeigt, aufeinanderfolgend erzeugt, die Zylinder #3, #4 und #2 in dieser Reihenfolge folgend der Erzeugung des Referenzpositionsimpulssignals für den Zylinder #1 während einer Periode entsprechend dem Kurbelwinkel von 720°.
Beiläufig sollte erwähnt werden, daß, wenn die Referenzpositionssignal-Erzeugungseinrichtung 1, welche konfiguriert ist, 24 Impulse während einer Periode entsprechend dem Kurbelwinkel von 720° zu erzeugen, angewendet wird wie illustriert in den Fig. 6 und 7, die Motorensteuerung unter Betrachtung nicht nur angewendet werden kann auf den Vierzylindermotor, sondern auch auf einen Dreizylindermotor, einen Sechszylindermotor, einen Achtzylindermotor und einen Zwölfzylindermotor (wobei diese Motoren kollektiv als Vielzylindermotoren bezeichnet werden können).
Die Zeitpunktsteuereinheit 42 erfaßt die Referenzpositionen für die individuellen Zylinder auf der Basis des Referenzpositionsentscheidungssignals F, um dadurch die Steuergröße zum Steuern des Zündzeitpunkts oder dergleichen abhängig von dem Motorenbetriebszustand D zu berechnen, woraus resultierend die Steuersignale zum Steuern der Zündzeitpunkte für die individuellen Zylinder ausgegeben werden. Wenn in diesem Fall der Zündzeitpunkt vorzurücken ist, wird die Zeitpunktsteuerung (basierend auf einer Zeitgebersteuerung) durchgeführt mit Bezug auf die Referenzposition B 75°, während, wenn der Zündzeitpunkt zurückzuverlegen ist, die Zeitpunktsteuerung dann durchgeführt wird mit Bezug auf die zweite Referenzposition B 15°.
An diesem Punkt sollte bemerkt werden, daß die Impulse des Referenzpositionssignals T und des Zylinderidentifikationssignals C inhärent von sehr kurzer Dauer (spitzenartige Impulse) sind, da sie erzeugt werden unter Benutzung der elektromagnetischen Aufnehmervorrichtungen 13 und 23. Aus diesem Grund gibt es eine Möglichkeit, daß Rauschen irrtümlicherweise erfaßt werden kann als der Referenzpositionssignalimpuls und/oder als der Zylinderidentifikationssignalimpuls. Da weiterhin das Zylinderidentifikationssignal C nur einen Impuls zum eindeutigen Identifizieren des Zylinders #1 während einer Periode entsprechend dem Kurbelwinkel von 720° enthält, wird eine Menge Zeit, welche im schlimmsten Fall 720° betragen wird, erforderlich sein zum Erfassen der Referenzpositionen für die individuellen Zylinder.
Wie aus der obigen Beschreibung entnommen werden wird, leidet die Motorensteuervorrichtung, welche bekannt ist aus den Problemen, daß die Empfänglichkeit für Rauschen hoch ist, wobei die Zuverlässigkeit der Referenzpositionsbestimmung für den Zylinder degradiert und darunter, daß eine Menge von Zeit benötigt ist zum Erfassen der Referenzpositionen für die individuellen Zylinder.
Angesichts des oben beschriebenen Standes der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrichtung zum Steuern eines Betriebs eines sogenannten Vielzylindermotors zu schaffen, welche in der Lage ist, schnell die Referenzpositionen für die individuellen Zylinder mit hoher Zuverlässigkeit zu erfassen.
Erfindungsgemäß wird die obige Aufgabe gelöst nach Anspruch 1 durch eine Vorrichtung zum Steuern eines Betriebes einer Brennkraftmaschine mit einer Vielzahl von Zylindern, welche umfaßt:
eine Referenzpositionssignal-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Referenzpositionssignals zum Anzeigen von Referenzpositionen für die individuellen Zylinder des Motors synchron mit einer Rotation einer Kurbelwelle des Motors;
eine Zylinderidentifikationssignal-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Zylinderidentifikationssignals zum Identifizieren der Motorenzylinder synchron mit einer Rotation einer Welle verbunden mit der Kurbelwelle und mit einer Umdrehungsfrequenz (UpM) entsprechend einer Hälfte derer der Kurbelwelle;
und eine Steuereinrichtung zum Steuern eines Betriebs der Motorenzylinder auf der Basis des Referenzpositionssignals und des Zylinderidentifizierungssignals.
Das Referenzpositionssignal besteht aus rechteckigen Impulsen gleicher Intervalle jeweils mit einem Arbeitszyklus von 1/2 und diese werden erzeugt sechsmal während einer einzigen Rotation der Kurbelwelle, während das Zylinderidentifikationssignal rechtwinkelige Impulse umfaßt mit verschiedenen Intervallen, eine Anzahl von Malen erzeugt während einer einzelnen Rotation der verbundenen Welle an einer Flanke von einem der rechtwinkeligen Impulse mit gleichen Intervallen, so daß das Signal aus rechtwinkeligen Impulsen mit verschiedenen Intervallen eine Abfolge einer Vier-Signalpegelreihe enthält, welche sich voneinander unterscheiden. Die Steuereinrichtung beinhaltet eine Signalpegelreihen-Speichereinrichtung zum Speichern der Signalpegelreihe bei jeder einen Flanke des rechtwinkeligen Impulses mit gleichem Intervall, eine Referenzpositionsentscheidungseinrichtung zum Entscheiden der Referenzpositionen für die individuellen Zylinder auf der Basis der vier aufeinanderfolgenden Werte der Signalpegelreihe, um dadurch ein Entscheidungssignal zu erzeugen, und eine Zeitpunktsteuereinrichtung zum Steuern des Betriebs der individuellen Zylinder auf der Basis des Entscheidungssignals.
Durch die Anordnung der vorliegenden Erfindung, daß Pegel des Zylinderidentifikationssignals bestehend aus rechtwinkeligen Impulsen mit verschiedenen Intervallen synchron erzeugt mit der Rotation der verbundenen Welle geholt werden bei den Flanken der rechtwinkeligen Impulse mit gleichen Intervallen enthalten in dem Referenzpositionssignal erzeugt synchron mit der Rotation der Kurbelwelle, können die Referenzpositionen für die individuellen Zylinder entschieden werden auf der Basis einer Reihe oder Sequenz der Zylinderidentifikationssignalpegel, wodurch die Zeitpunktsteuerung mit verbesserter Zuverlässigkeit auf der Basis des Entscheidungssignals durchgeführt werden kann.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und begleitende Vorteile der vorliegenden Erfindung werden klarer erscheinen aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen, welche nur als Beispiele im Zusammenhang mit der begleitenden Zeichnung angegeben sind.
Die Figuren zeigen im einzelnen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm zum schematischen Zeigen einer Anordnung einer Motorensteuervorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Vorderansicht zum schematischen Zeigen beispielhafter Strukturen einer Referenzpositions-Erzeugungseinrichtung und einer Zylinderidentifikationseinrichtung, welche in der Steuervorrichtung, die in Fig. 1 gezeigt ist, angewendet werden können;
Fig. 3 einen Zeitablaufplan zum Illustrieren eines Betriebs der Motorensteuervorrichtung;
Fig. 4 eine Tabelle zum Illustrieren eines Betriebs zum Bestimmen von Zylinderreferenzpositionen durchgeführt in der Motorensteuervorrichtung, die in Fig. 1 gezeigt ist;
Fig. 5 ein Blockdiagramm zum Zeigen einer Motorensteuervorrichtung, welche hierzu bekannt ist;
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht zum Zeigen typischer Strukturen der Referenzpositionssignal- Erzeugungseinrichtung und der Zylinderidentifikationssignals Erzeugungseinrichtung, wie gezeigt in Fig. 5; und
Fig. 7 einen Zeitablaufplan zum Illustrieren eines Betriebs der in Fig. 5 gezeigten Steuervorrichtung.
Jetzt wird die vorliegende Erfindung detailliert beschrieben werden in Verbindung mit den bevorzugten oder exemplarischen Ausführungsformen davon mit Bezug auf die begleitende Zeichnung.
Fig. 1 zeigt in einem schematischen Blockdiagramm eine allgemeine Anordnung der Motorensteuervorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Figur bezeichnen die Bezugszeichen 1A, 2A, 4A und 41A Komponenten, welche jeweils der Referenz(REF)-Positionssignal-Erzeugungseinrichtung 1, der Zylinderidentifikations(ID)-Signal-Erzeugungseinrichtung 2, der Steuereinrichtung 4 und der Referenzpositionsbestimmungseinheit 41, welche vorher beschrieben wurden, entsprechen. Weiterhin bezeichnen die Bezugszeichen 3 und 42 die gleichen oder ähnliche Komponenten, welche ebenfalls zuvor im Zusammenhang mit dem Stand der Technik erwähnt wurden.
Fig. 2 ist eine Vorderansicht zum schematischen Zeigen exemplarischer Strukturen der Referenzpositonssignal-Erzeugungseinrichtung 1A und der Zylinderidentifikationssignal-Erzeugungseinrichtung 2A. In der Figur bezeichnet ein Bezugszeichen 10 die vorher erwähnte Kurbelwelle. Die Nockenwelle 20 ist betriebsmäßig verbunden mit der Kurbelwelle 10 des Motors durch die Vermittlung einer mechanischen Übertragungseinrichtung, wie zum Beispiel einer Kombination einer Kette und Zähnen eines Zahnrads, eines Riemens und Riemenscheiben oder eines Getriebezugs oder dergleichen, so daß die Nockenwelle 20 einmal rotiert während einer Periode, wenn die Kurbelwelle zweimal rotiert.
Eine Signalscheibe 11 angebracht auf der Kurbelwelle 10 zur Rotation damit ist versehen mit sechs Zähnen oder Vorkragungen 21A ausgebildet entlang des peripherischen Randes mit gleichen Abständen dazwischen. Ein Photosensor 13A ist angeordnet gegenüber dem Weg, welchen die Zähne oder Vorkragungen 12A folgen bei der Rotation der Signalscheibe 11. Somit kooperiert die Signalscheibe 11 mit den sechs Vorkragungen 12A mit dem Photosensor 13A, um die Referenzpositionssignal-Erzeugungseinrichtung 1A zum Erzeugen eines Referenzpositonssignals TP mit sechs rechtwinkeligen Impulsen gleicher Intervalle pro Rotation der Kurbelwelle 10 zu erzeugen, und zwar unter der Annahme, daß der Motor unter Betrachtung vier Zylinder enthält.
Andererseits ist eine Signalscheibe 21 angebracht auf der Nockenwelle 20 zur Rotation damit mit beispielsweise drei Projektionen 22A entlang des peripherischen Randes davon mit verschiedenen Winkelabständen versehen. Ein zweiter Photosensor 23A ist gegenüberliegend dem Pfad angeordnet, welchem die Vorkragung 22A folgen bei der Rotation der Signalscheibe 21. Die Signalscheibe 21 kooperiert mit dem Photosensor 23A, um die Zylinderidentifikationssignal-Erzeugungseinrichtung 2A zum Erzeugen eines Zylinderidentifikationssignals CP enthaltend drei Impulse mit verschiedenen Intervallen pro Rotation der Nockenwelle 20 zu bilden.
Bei einer Modifikation der Referenzpositionssignal-Erzeugungseinrichtung 1A und der Zylinderidentifikationsignal-Erzeugungseinrichtung 2A können die Vorkragungen 12A und 22A ersetzt werden durch entsprechende bogenförmige Schlitze gebildet in den Signalscheiben 11 und 12, wobei die Photosensoren 12A und 33A jeweils ersetzt sind durch Kombinationen jeweils bestehend aus einem lichtemittierenden Element und einem lichtempfangenden Element.
Fig. 3 ist ein Zeitablaufplan zum Illustrieren des Referenzpositionssignals TP, des Zylinderidentifikationssignals CP und des Entscheidungssignals F.
Mit Bezug auf diese Figur besteht das Referenzpositionssignal TP aus rechteckigen Impulsen P jeweils mit einem Arbeitsverhältnis von 1/2 und erzeugt zu gleichen Intervallen. Während einer einzelnen Rotation der Kurbelwelle 10 (das heißt während einer Periode entsprechend dem Kurbelwinkel von 360°) werden sechs dieser rechteckigen Impulse P mit gleichen Intervallen erzeugt, da die Signalscheibe 11 mit den sechs Vorkragungen 12A angebracht ist auf der Kurbelwelle 11, wie vorher erwähnt wurde. Dementsprechend hat der rechtwinkelige Impuls P mit gleichen Abständen eine Impulsperiode von 60° und eine Impulsbreite von 30° in Bezug auf den Kurbelwinkel, und daher ist das Arbeitsverhältnis 1/2.
Andererseits enthält das Zylinderidentifikationssignal CP rechteckige Impulse P1 bis P3 mit verschiedenen Intervallen. Während einer Rotation der verbundenen Welle oder der Nockenwelle 20 im Fall dieser Ausführungsform (das heißt während einer Periode entsprechend der Rotation der Kurbelwelle über 720°) werden diese drei Impulse P1, P2 und P3 erzeugt, wie leicht aus Fig. 2 verstanden werden wird. In diesem Fall hat jeder der ersten und dritten rechteckigen Impulse P1 und P3 mit verschiedenem Intervall eine Impulsbreite von 60°, während die des zweiten rechteckigen Impulses P2 mit verschiedenem Intervall 240° in Bezug auf den Kurbelwinkel ist, wobei die Impulsperioden dieser Impulse P1, P2 und P3 zu 120°, 300° und 300° jeweils gesetzt sind.
Zurückkehrend zu Fig. 1 beinhaltet die Steuereinrichtung 4A eine Signalpegeldatenspeichereinheit 43, welche das Zylinderidentifikationssignal CP zum sukzessiven Speichern der Signalpegel des Zylinderidentifikationssignals holt, unter Auffrischen der Signalpegel bei jeder einen Flanke (zum Beispiel an den ansteigenden fallenden Flanken) der rechtwinkeligen Impulse P mit gleichem Intervall, welche in dem Referenzpositionssignal TP enthalten sind, durchgeführt, um dadurch ein Signal-Pegelreihensignal S auszugeben, welches dann eingespeist wird an die Referenzpositionsbestimmungseinheit 41A, die ebenfalls in der Steuereinrichtung 4A mit eingegliedert ist. Die Referenzpositionsbestimmungseinheit 41A entscheidet oder bestimmt die Referenzpositionen für die individuellen Zylinder jeweils auf der Basis jeder aufeinanderfolgenden Reihe von vier Signalpegeln des Zylinderidentifikationssignals CP und des Referenzpositionssignals TP, um dadurch das Entscheidungssignal F zum Anzeigen der Referenzposition der individuellen Zylinder zur Steuerung davon zu erzeugen.
Fig. 4 ist eine Ansicht zum Illustrieren eines Betriebs der Referenzpositionsbestimmungseinheit 41 zum Erzeugen des Entscheidungssignals F. In der Figur repräsentieren Bezugssymbole A1 bis D0 hexadezimale Daten, sequentiell gespeichert in der Speichereinheit 43 für sukzessive Signalpegelreihen. In diesem Fall ist die Speichereinheit 43 versehen mit einer Kapazität von 8 Bits zum Speichern der Signalpegeldaten S des Zylinderidentifikationssignals CP geholt am momentanen Abtastzeitpunkt n und den vorhergehenden Abtastzeitpunkten (n-1) bis (n-7).
Als nächstes wird der Betrieb der Motorensteuervorrichtung, wie in Fig. 1 gezeigt, erklärt werden durch Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 4.
Begleitend die Umdrehung des Motors drehen sich die Kurbelwelle 10 und daher die Nockenwelle 20, was darin resultiert, daß die Zähne oder Vorkragungen 12A und 22A der Signalscheiben 11 und 12 die zugeordneten Photosensoren 12A und 23A jeweils passieren. Daraus resultierend werden das Referenzpositionssignal TP und das Zylinderidentifikationssignal CP mit den Impulswellenformen, welche in Fig. 3 illustriert sind, erzeugt aus den Ausgaben der Photosensoren 13A und 23A und jeweils eingegeben an die Signalpegeldatenspeichereinheit 43, welche in der Steuereinrichtung 4A eingegliedert ist.
Die Signalpegeldatenspeichereinheit 43 holt oder tastet den Signalpegel des Zylinderidentifikationssignals CP bei jeder der einen Flanken ab, zum Beispiel bei jeder ansteigenden Flanke der rechteckigen Impulse P mit gleichem Intervall des Referenzpositionssignals TP und speichert die geholten oder abgetasteten Signalpegeldaten als serielle 8 Bitdaten in einer Weise, wie sie in Fig. 4 illustriert ist.
An diesem Punkt sollte wiederholt werden, daß das Referenzpositionssignal TP aus den rechteckigen Impulsen P vom gleichen Intervall besteht, während das Zylinderidentifikationssignal CP aus den rechteckigen Impulsen P1, P2 und P3 mit verschiedenem Intervall besteht, welche so erzeugt sind, daß aufeinanderfolgende Reihen der Signalpegel jeweils vier aufeinanderfolgende Signalpegel enthaltend, welche abgetastet sind von dem Zylinderidentifikationssignal CP bei jeweils vier aufeinanderfolgenden ansteigenden Flanken der rechteckigen Impulse mit gleichem Intervall, sich voneinander unterscheiden. Somit unterscheiden sich die Signalpegeldaten S geholt zu jedem Kurbelwinkel von 60° (das heißt bei jeder ansteigenden Flanke der Referenzpositionssignalimpulse P) von jeden zuletzt aufgefrischten Daten, welche durch vier aufeinanderfolgende Bit dargestellt werden.
Die Referenzpositionsbestimmungseinheit 41A entscheidet oder bestimmt die Referenzposition für die individuellen Zylinder auf der Basis jeweils der letzten vier aufgefrischten Signalpegel abgetastet zu den Zeitpunkten (n-3) bis n enthalten in den Signalpegeldaten S, welche eingespeist werden von der Signalpegeldatenspeichereinheit 43, wodurch das Entscheidungssignal F erzeugt wird. Mit anderen Worten wandelt die Referenzpositionsbestimmungseinheit 41A die Zeit, zu dem die abfallende Flanke und die ansteigende Flanke des Referenzpositionssignals TP erfaßt werden in die Kurbelwinkel zum Darstellen der Referenzposition für die individuellen Zylinder auf der Basis der aufgefrischten Serie von Signalpegeldaten, welche jeweils aus vier Bits bestehen.
Beispielsweise sei angenommen, daß die Signalpegelreihe von vier Bits geholt zu jedem Abtastzeitpunkt (n-3), (n-2), (n-1) und n durch "0001" dargestellt ist. In diesem Fall stellt der Zeitpunkt entsprechend der abfallenden Flanke des Referenzpositionssignalimpulses P, zu der der Signalpegel "1" geholt wird oder abgetastet wird, die Referenzposition B 105° für den Zylinder #1 und der Zeitpunkt entsprechend der ansteigenden Flanke des folgenden Referenzpositionssignalimpulses P die Referenzposition von B 75° für den Zylinder #1 dar. In ähnlicher Weise stellt, wenn die Signalpegeldaten vier aufeinanderfolgender Bits durch "0010" gegeben sind, der Zeitpunkt entsprechend der abfallenden Flanke des Referenzpositionssignalimpulses P, zu dem der letzte Signalpegel "0" geholt wird, die Referenzposition von B 45° für den Zylinder #1 dar, während der Zeitpunkt entsprechend der ansteigenden Flanke des folgenden Impulses P die Referenzposition von B 15° für den Zylinder #1 darstellt.
Auf diese Art und Weise können Referenzpositionen entsprechenden 24 diskreter Erfassungszeitpunkte bestimmt werden während der Periode entsprechend dem Kurbelwinkel von 720°, wodurch das entsprechende Entscheidungssignal F, welches an die Zeitpunktsteuereinheit 42 einzuspeisen ist, erzeugt wird.
In diesem Zusammenhang sollte bemerkt werden, daß die benötigte Zeit für die Bestimmung oder Identifikation der individuellen Zylinder innerhalb einer Periode entsprechend des Kurbelwinkels von 240° (= 60° × 4) liegt.
Die Zeitpunktsteuereinheit 42 erfaßt die Referenzpositionen für die individuellen Zylinder unter Überwachungssteuerung auf der Basis des Entscheidungssignals F, wie im folgenden beschreiben, um die Steuerzeitpunkte, wie zum Beispiel die Zündzeitpunktabhängigkeit von dem Motorenbetriebszustand D zu berechnen und das entsprechende Steuersignal auszugeben.
Wie aus der obigen Beschreibung klar wird, werden mit der Anordnung der Motorensteuervorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung die Signalpegel des Zylinderidentifikationssignals CP bestehend aus den rechteckigen Impulsen mit verschiedenem Intervall erzeugt synchron mit der Rotation der Nockenwelle 20 abgetastet und geholt an den Flanken der rechteckigen Impulse P mit gleichem Intervall enthalten in dem Referenzpositionssignal TP und zwar in der Anzahl von sechs pro Umdrehung der Kurbelwellen, worauf die Referenzpositionen für die individuellen Zylinder bestimmt werden auf der Basis der Signalpegelreihe enthaltend eine Reihe vorbestimmter aufeinanderfolgender abgetasteter Pegel. Die Zeitpunktsteuerung, wie zum Beispiel die Zündzeitpunktsteuerung für den Motor, kann durch geführt werden auf der Basis des Entscheidungssignals F. Beiläufig stellen A15 und A45, wie gezeigt in Fig. 4, andere Referenzpositionen der Zylinder für andere Steuerzwecke, so wie zum Beispiel die Kraftstoffeinspritzsteuerung, dar.
An diesem Punkt sollte bemerkt werden, daß eine Überlagerung von impulsartigem Rauschen kurzer Dauer auf die rechteckigen Impulse P und P1 bis P3 keinen widrigen Einfluß ausüben wird, solange die Rauscherzeugung nicht synchron mit den Flanken der rechteckigen Impulse P mit gleichem Intervall des Referenzpositonssignals TP ist. Weiterhin kann, sogar wenn Rauschen synchron erzeugt mit der Flanke des Impulses P des Referenzpositionssignals TP überlagert ist, eine irrtümliche Bestimmung der Referenzposition der Zylinder vermieden werden durch Vorhersagen der aufeinanderfolgenden Signalpegelreihe S auf der Basis des letzten Bits der 8-Bitdaten konstant gespeichert in der Hol-/Speichereinheit 43 und Durchführen einer Korrektur basierend auf dem Resultat der Vorhersage.
Somit können die Referenzpositionen für die individuellen Zylinder des Motors erfaßt werden oder bestimmt werden einer relativ kurzen Zeitdauer mit hoher Genauigkeit, ohne unter dem Fehler wegen des Rauschens zu leiden, wodurch die Motorenbetriebssteuerung mit vergrößerter Zuverlässigkeit durchgeführt werden kann.
Viele Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden klar aus der detaillierten Beschreibung und somit ist beabsichtigt durch die angehängten Patentansprüche alle solche Merkmale und Vorteile des Systems abzudecken, welche innerhalb des wirklichen Gedankens und Bereichs der Erfindung liegen. Weiterhin ist es, da zahlreiche Modifikationen und Änderungen den Fachleuten sofort einfallen werden, nicht erwünscht, die Erfindung auf die exakte Konstruktion und Operation wie illustriert und beschrieben zu beschränken. Beispielsweise kann, obwohl die Erfindung beschrieben wurde im Zusammenhang mit der Vierzylinderbrennkraftmaschine, die Lehre der Erfindung angewandt werden auf sogenannte Vielzylindermotoren mit einem Dreizylindermotor, einem Sechszylindermotor, einem Zwölfzylindermotor in allgemeinen Ausdrücken innerhalb der Erfahrung der Fachleute. Dabei ist ein Entscheidungssignal F′ mit einer Impulswellenform wie gezeigt in Fig. 3 geeignet für einen Sechszylindermotor. Dementsprechend gelten alle gebräuchlichen Modifikationen und Äquivalente als fallend unter den Bereich der Erfindung.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Steuern eines Betriebs einer Brennkraftmaschine mit einer Vielzahl von Zylinder, welche umfaßt:
eine Referenzpositionssignal-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Referenzpositionssignals zum Anzeigen von Referenzpositionen für die individuellen Zylinder des Motors synchron mit einer Rotation einer Kurbelwelle des Motors;
eine Zylinderidentifikationssignal-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Zylinderidentifikationssignals zum Identifizieren der Motorenzylinder synchron mit einer Rotation einer Welle verbunden mit der Kurbelwelle und mit einer Umdrehungsfrequenz (UpM) entsprechend einer Hälfte derer der Kurbelwelle; und
eine Steuereinrichtung zum Steuern eines Betriebs der Motorenzylinder auf der Basis des Referenzpositionssignals und des Zylinderidentifikationssignals,
wobei das Referenzpositionssignal besteht aus rechteckigen Impulsen gleicher Intervalle jeweils mit einem Arbeitszyklus von 1/2 und diese erzeugt werden sechsmal während jeder Rotation der Kurbelwelle, während das Zylinderidentifikationssignal bestehend aus rechteckigen Impulsen verschiedener Intervalle erzeugt wird eine Anzahl von Malen während einer einzelnen Rotation der verbundenen Welle zu einer vorgegebenen einen Flanke des rechteckigen Impulses mit gleichem Intervall, so daß das Signal mit rechtwinkeligen Impulsen mit verschiedenen Intervall eine Reihe von jeweils von vier Signalpegeln beinhaltet, wobei die Reihen sich voneinander unterscheiden; und
wobei die Steuereinrichtung beinhaltet:
eine Signalpegeldatenspeichereinrichtung zum Speichern der Signalpegel des Zylinderidentifikationssignals bei jeder einen Flanke der rechteckigen Impulse mit gleichem Intervall der Zylinderreferenzpositionsignale;
eine Referenzpositionsentscheidungseinrichtung zum Bestimmen der Referenzposition für die individuellen Zylinder auf der Basis von vier aufeinanderfolgenden Werten der Signalpegel, um dadurch ein Entscheidungssignal zu erzeugen; und
eine Zeitpunktsteuereinrichtung zum Steuern eines Betriebs der individuellen Zylinder auf der Basis des Entscheidungssignals.
2. Motorbetriebssteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verbundene Welle eine Nockenwelle ist, welche betriebsmäßig verbunden ist mit der Kurbelwelle des Motors.
3. Motorbetriebssteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor vier Zylinder beinhaltet, wobei die Referenzpositionssignal-Erzeugungseinrichtung eine erste Scheibe angebracht auf der Kurbelwelle zur Rotation damit mit sechs Vorkragungen ausgebildet entlang einem äußeren peripherischen Rand der Scheibe, wobei jede der Projektionen über 30° bezüglich des Kurbelwinkels sich mit gleichem Abstand zwischen den 30° dazwischen erstreckt, und eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Vorkragungen, um dadurch die rechteckigen Impulse mit gleichem Intervall enthalten in dem Referenzpositionssignal zu erzeugen, beinhaltet; und
wobei die
Zylinderidentifikationssignal-Erzeugungseinrichtung eine zweite Signalscheibe angebracht auf einer Nockenwelle betriebsmäßig verbunden mit der Kurbelwelle synchron zur Rotation mit der Nockenwelle mit drei Vorkragungen gebildet entlang eines äußeren peripherischen Randes der zweiten Signalscheibe, wobei die Vorkragungen eine erste Vorkragung erstreckend über 60° bezüglich eines Kurbelwinkels, wobei eine Anstiegsflanke davon so positioniert ist, daß sie winkelmäßig übereinstimmt mit einer Anstiegsflanke einer vorgegebenen Vorkragung der ersten Scheibe, eine zweite Projektion sich erstreckend über 240° mit einem Winkelabstand von 60° von einer abfallenden Flanke der ersten Vorkragung und einer dritten Projektion sich erstreckend über 60° mit einem Intervall von 60° von einer abfallenden Flanke der zweiten Vorkragung aufweisen, und eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen der ersten, zweiten und dritten Vorkragungen, um dadurch die rechteckigen Impulse mit verschiedenem Intervall enthalten in dem Zylinderidenfikationssignal zu erzeugen, beinhaltet.
4. Motorenbetriebssteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor vier Zylinder beinhaltet,
wobei die
Referenzpositionssignal-Erzeugungseinrichtung eine erste Scheibe angebracht auf der Kurbelwelle zur Rotation damit mit sechs bogenförmigen Schlitzen gebildet in äußeren peripherischen Abschnitten der Scheibe, wobei jeder der Schlitze sich über 30° bezüglich des Kurbelwinkels erstreckt, mit einem gleichen Abstand von 30° dazwischen, und eine photoelektrische Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Schlitze, um dadurch die rechteckigen Impulse mit gleichem Abstand zu erzeugen, welche in dem Bezugspositionssignal enthalten sind, beinhaltet; und
wobei die
Zylinderidentifikationssignal-Erzeugungseinrichtung eine zweite Signalscheibe angebracht auf einer Nockenwelle betriebsmäßig verbunden mit der Kurbelwelle zur Rotation synchron mit der Nockenwelle mit drei bogenförmigen Schlitzen gebildet in einem äußeren peripherischen Randabschnitt der zweiten Signalscheibe, wobei die Schlitze einen ersten Schlitz sich erstreckend über 60° bezüglich des Kurbelwinkels mit einer ansteigenden Flanke davon positioniert, so daß sie winkelmäßig übereinstimmt mit einer Startflanke eines vorgegebenen Schlitzes der ersten Flanke, einen zweiten Schlitz, sich erstreckend über 240° mit einem Winkelabstand von 60° mit einer abfallenden Flanke des ersten Schlitzes und einem dritten Schlitz sich erstreckend über 60° mit einem Intervall von 60° von einer abfallenden Flanke des zweiten Schlitzes beinhalten, umfassen, und eine photoelektrische Erfassungseinrichtung zum Erfassen des ersten, zweiten und dritten Schlitzes, um dadurch die rechteckigen Impulse mit verschiedenem Intervall zu erzeugen, die in dem Zylinderidentifikationssignal enthalten sind, beinhaltet.
5. Motorenbetriebssteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzpositionsbestimmungseinheit darauf ausgelegt ist, vier aufeinanderfolgende Signalpegel des Zylinderidentifikationssignals bei ersten aufeinanderfolgenden Flanken der rechtwinkeligen Impulse des mit gleichem Intervall des Referenzpositionssignals abzutasten und zu speichern, um dadurch die Referenzpositionssignale jeweils aus vier Bits für die Identifikation und Steuerung der individuellen Zylinder des Motors auf der Basis der aufeinanderfolgenden Bits der Signalpegel zu erzeugen.
6. Motorenbetriebssteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine eine ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Dreizylindermotor, einem Vierzylindermotor, einem Sechszylindermotor, einem Achtzylindermotor oder einem Zwölfzylindermotor.
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