DE4322679C2 - Vorrichtung zum Steuern des Betriebs einer Brennkraftmaschine mit einer Vielzahl von Motorzylindern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern des Betriebs einer Brennkraftmaschine mit einer Vielzahl von Motorzylindern.

Die DE 40 31 129 A1 offenbart eine Zylindererkennungseinrichtung für eine Mehrzylinder- Brennkraftmaschine, bei der auf Grundlage eines ersten Signals mit einer Vielzahl von Drehlageimpulsen und auf Grundlage eines zweiten Signals mit einer Vielzahl von Zylindererkennungsimpulsen eine Zylinderidentifizierung durchgeführt wird. Sowohl die Drehlageimpulse als auch die Zylindererkennungsimpulse werden durch eine Drehlageimpulse- Erzeugungseinrichtung bzw. eine Zylinderidentifikationssignal-Erzeugungseinrichtung in Form von Sensoren erzeugt, wobei die Sensoren jeweils eine Reihe von auf einer Scheibe angebrachten Schlitzen abtasten. Die Scheibe ist an einer mit der Kurbelwelle verbundenen Welle angebracht. Die Drehlageimpulse zeigen Referenzpositionen für die individuellen Motorzylinder synchron mit der Rotation der Kurbelwelle an, wobei die einzelnen Drehlageimpulse aus rechteckigen Impulsen bestehen, die alle eine gleiche Dauer aufweisen. Zu jeder ansteigenden und abfallenden Flanke der Drehlageimpulse wird der Signalpegel des Zylinderidentifikationssignals abgetastet, wobei Reihen von jeweils vier aufeinanderfolgenden Signalpegeln erhalten werden. Eine Steuereinrichtung bestimmt Referenzpositionen für die individuellen Motorzylinder auf der Basis der jeweils letzten Reihe von vier abgetasteten Signalpegeln und erzeugt auf Grundlage davon ein Entscheidungssignal zum Steuern des Betriebs der einzelnen Motorzylinder.

Die DE 40 37 546 A1 offenbart eine Zylinderidentifizierungseinrichtung, wobei eine Nockenwelle, die sich mit der halben Geschwindigkeit der Kurbelwelle dreht, einen Erkennungssignalgenerator antreibt, der ein Zylindererkennungssignal ausgibt. Ferner ist ein Bezugssignalgenerator vorgesehen, der die Umdrehung einer Kurbelwelle erfaßt und ein Bezugssignal erzeugt.

Allgemein werden bei derartigen Steuervorrichtungen Kraftstoffeinspritzzeitpunkte, Zündzeitpunkte und dergleichen für die individuellen Motorzylinder auf Grundlage des Referenzpositionssignals und des Zylinderidentifikationssignals bestimmt. Dabei müssen die Referenzpositionen für die individuellen Zylinder schnell mit hoher Zuverlässigkeit und Genauigkeit erfaßt werden.

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 Zylinderidentifikationssignals 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 zuvor genannten Typs, welcher firmenintern 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 (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 12 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 Zeitablaufdiagramm, welches 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, in der sich die Kurbelwelle 10 zweimal dreht. Somit sind die Zwischenimpulsintervalle Θ₂ 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 Θ₁ (zum Beispiel etwa 15°) relativ zum Impuls des Referenzpositionssignals T hat.

Als nächstes wird sich die Beschreibung wenden auf den Betrieb der firmenintern bekannten Motorensteuervorrichtung, wie gezeigt in Fig. 5, wobei auf die Fig. 6 und 7 Bezug genommen wird.

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 dargestellt, 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 Θ₁ 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 Θ₂ (= 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 Motorsteuerung 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. Deswegen besteht die Möglichkeit, daß Rausch-Komponenten irrtümlicherweise als der Referenzpositionssignalimpuls und/oder als der Zylinderidentifikationssignalimpuls erfaßt werden. Da weiterhin das Zylinderidentifikationssignal C nur einen Impuls zum eindeutigen Identifizieren des Zylinders #1 während einer Periode entsprechend dem Kurbelwinkel von 720° enthält, wird viel Zeit, welche im schlimmsten Fall 720° entsprechen wird, erforderlich sein zum Erfassen der Referenzpositionen für die individuellen Zylinder.

Wie aus der obigen Beschreibung entnommen werden kann, leidet die dargelegte Motorensteuervorrichtung daran, daß die Empfänglichkeit für Rauschen hoch ist, wobei die Zuverlässigkeit der Referenzpositionsbestimmung für den Zylinder abnimmt, und daran, daß viel Zeit benötigt wird zum Erfassen der Referenzpositionen für die individuellen Zylinder.

Aufgabe der Erfindung ist es,

• - eine Vorrichtung zum Steuern des Betriebs einer Brennkraftmaschine mit einer Vielzahl von Motorzylindern bereitzustellen, bei der auch bei Auftreten von Rauschkomponenten die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Brennpositionsbestimmung für die Zylinder hoch ist und schnell durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Steuern des Betriebs einer Brennkraftmaschine mit einer Vielzahl von Motorzylindern gemäß Anspruch 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Verbesserungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 5 angegeben.

Nachstehend wird die Erfindung anhand einer Beschreibung ihrer vorteilhaften Ausführungsformen näher erläutert.

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 firmenintern bekannten Motorensteuervorrichtung,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht zur Darstellung typischer Strukturen der Referenzpositionssignal- Erzeugungseinrichtung und der Zylinderidentifikationssignal Erzeugungseinrichtung aus Fig. 5; und

Fig. 7 einen Zeitablaufplan zum Illustrieren eines Betriebs der in Fig. 5 gezeigten Steuervorrichtung.

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 den Fig. 5-7 erwähnt wurden.

Fig. 2 ist eine Vorderansicht zum schematischen Zeigen exemplarischer Strukturen der Referenzpositionssignal-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 Referenzpositionssignals 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 anderen Ausführungsform der Referenzpositionssignal-Erzeugungseinrichtung 1A und der Zylinderidentifikationssignal-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 Tastverhältnis 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 Tastverhältnis 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 2400 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 oder 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 abfallenden 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 y 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 abfallenden 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 Bits 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 beschrieben, 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 Referenzpositionssignals 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.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Steuern des Betriebs einer Brennkraftmaschine mit einer Vielzahl von Motorenzylindern, umfassend:

• a) eine Referenzpositionssignal-Erzeugungseinrichtung (1A) zum Erzeugen eines Referenzpositionssignals (TP) zum Anzeigen von Referenzpositionen für die individuellen Motorenzylinder synchron mit der Rotation einer Kurbelwelle (10), wobei das Referenzpositionssignal (TP) aus rechteckigen Impulsen (P) gleicher Dauer (z. B. 30°) jeweils mit einem Tastverhältnis von 1/2 besteht und diese sechsmal während jeder Rotation der Kurbelwelle (10) erzeugt werden,
• b) eine Zylinderidentifikationssignal- Erzeugungeinrichtung (2A) zum Erzeugen eines Zylinderidentifikationssignals (CP) zum Identifizieren der Motorenzylinder synchron mit der Rotation einer mit der Kurbelwelle (10) verbundenen Welle (20) mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle (10); wobei das Zylinderidentifikationssignal (CP) aus rechteckigen Impulsen (P1, P2, P3) verschiedener Dauer besteht und diese dreimal während jeder Rotation der mit der Kurbelwelle (10) verbundenen Welle (20) an einer vorgegebenen Flanke von drei rechteckigen Impulsen des Referenzpositionssignals (TP) erzeugt werden, wobei jeweils zum Zeitpunkt des Auftretens der anderen als der vorgegebenen Flanke eines Impulses des Referenzpositionssignals (TP) der Signalpegel des Zylinderidentifikationssignals (OP) abgetastet wird und so voneinander unterschiedliche Reihen von jeweils vier aufeinanderfolgenden Signalpegeln erhalten werden; und
• c) eine Steuereinrichtung (4A) mit:
  • c1) einer Signalpegeldatenspeichereinrichtung (43) zum Empfangen der abgetasteten Signalpegel des Zylinderidentifikationssignals (CP) und zum Speichern von insgesamt acht Signalpegeln der zwei letzten Reihen;
  • c2) einer Referenzpositions-Bestimmungseinrichtung (41A) zum Bestimmen von Referenzpositionen für die individuellen Motorenzylinder auf der Basis der jeweils letzten Reihe von vier Signalpegeln, um dadurch ein Entscheidungssignal (F) zu erzeugen; sowie
  • c3) einer Zeitpunktsteuereinrichtung (42) zum Steuern des Betriebs der individuellen Motorenzylinder unter anderem auf der Basis des Entscheidungssignals (F);

wobei die Steuereinrichtung (4A) zur Vermeidung einer irrtümlichen Bestimmung der Referenzpositionen aufgrund von Rauschen eine nachfolgende Reihe von vier Signalpegeln auf der Basis der letzten abgespeicherten Signalpegel vorhersagt und damit eine Korrektur der nachfolgenden Reihe durchführt.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verbundene Welle (20) eine Nockenwelle ist, welche betriebsmäßig verbunden ist mit der Kurbelwelle (10) des Motors.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor vier Zylinder beinhaltet, wobei die Referenzpositions-Erzeugungseinrichtung (1A) eine erste Scheibe (11) angebracht auf der Kurbelwelle (10) zur Rotation damit mit sechs Vorkragungen (12A) ausgebildet entlang einem äußeren peripherischen Rand der Scheibe (11), wobei jede der Vorkragungen (12A) über 30° bezüglich des Kurbelwinkels sich mit gleichem Abstand zwischen den 30° dazwischen erstreckt, und eine Erfassungseinrichtung (13A) zum Erfassen der Vorkragungen (12A), um dadurch die rechteckigen Impulse (P) mit gleichem Intervall enthalten in dem Referenzpositionssignal (TP) zu erzeugen, beinhaltet; und
wobei die Zylinderidentifikationssignal- Erzeugungseinrichtung (2A) eine zweite Scheibe (21) angebracht auf der Nockenwelle (20) mit drei Vorkragungen (22A) ausbildet entlang eines äußeren peripherischen Randes der zweiten Scheibe (21), wobei die Vorkragungen (22A) eine erste Vorkragung sich erstreckend über 60° bezüglich des Kurbelwinkels, wobei eine Anstiegsflanke davon so positioniert ist, daß sie winkelmäßig übereinstimmt mit einer Anstiegsflanke einer vorgegebenen Vorkragung (12A) der ersten Scheibe (11), eine zweite Vorkragung sich erstreckend über 240° mit einem Winkelabstand von 60° von einer abfallenden Flanke der ersten Vorkragung und eine dritte Vorkragung sich erstreckend über 60° mit einem Intervall von 60° von einer abfallenden Flanke der zweiten Vorkragung aufweisen, und eine Erfassungseinrichtung (23A) zum Erfassen der ersten, zweiten und dritten Vorkragungen (22A), um dadurch die rechteckigen Impulse (P1, P2, P3) mit verschiedenem Intervall enthalten in dem Zylinderidentifikationssignal (CP) zu erzeugen, beinhaltet.

4. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor vier Zylinder beinhaltet, wobei die Referenzpositions-Erzeugungseinrichtung (1A) eine erste Scheibe (11) angebracht auf der Kurbelwelle (10) zur Rotation damit mit sechs bogenförmigen Schlitzen ausgebildet in äußeren peripherischen Abschnitten der Scheibe (11), wobei jeder der Schlitze sich über 30° bezüglich des Kurbelwinkels erstreckt, mit gleichem Abstand von 30° dazwischen, und eine photoelektrische Erfassungseinrichtung (13A) zum Erfassen der Schlitze, um dadurch die rechteckigen Impulse (P) mit gleichem Abstand zu erzeugen, welche in dem Referenz-Bezugspositionssignal enthalten sind, beinhaltet; und
wobei die Referenzpositions-Erzeugungseinrichtung (2A) eine zweite Scheibe (21) angebracht auf der Nockenwelle (20) mit drei bogenförmigen Schlitzen ausgebildet in einem äußeren peripherischen Randabschnitt der zweiten Scheibe (21), wobei die Schlitze einen ersten Schlitz sich erstreckend über 60° bezüglich des Kurbelwinkels mit einer Anstiegsflanke davon so positioniert, daß sie winkelmäßig übereinstimmt mit einer Anstiegsflanke eines vorgegebenen Schlitzes der ersten Scheibe, einen zweiten Schlitz, sich erstreckend über 240° mit einem Winkelabstand von 60° von einer abfallenden Flanke des ersten Schlitzes und einen dritten Schlitz sich erstreckend über 60° mit einem Winkelabstand von 60° von einer abfallenden Flanke des zweiten Schlitzes, umfassen, und eine photoelektrische Erfassungseinrichtung (13A) zum Erfassen des ersten, zweiten und dritten Schlitzes, um dadurch die rechteckigen Impulse (P1, P2, P3) mit verschiedenem Intervall zu erzeugen, die in dem Zylinderidentifikationssignal (CP) enthalten sind, beinhaltet.

5. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine ein Dreizylindermotor, ein Vierzylindermotor, ein Sechszylindermotor, ein Achtzylindermotor oder ein Zwölfzylindermotor ist.