JP3872828B2 - 内燃機関における緊急時制御方法 - Google Patents
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- F02P15/008—Reserve ignition systems; Redundancy of some ignition devices
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関のクランク軸に配設されたクランク軸センサのセグメントエッジ信号と、カム軸に配設されたカム軸センサのセグメントエッジ信号を用いて、マイクロプロセッサにより制御されるエンジン制御装置による内燃機関の制御方法であって、クランク軸及びカム軸の所定の位置を検出する前記センサは、それぞれ１つの固定的センサと、クランク軸セグメントを備えたクランク軸センサディスクと、カム軸セグメントを備えたカム軸センサディスクとからなる、内燃機関における緊急時制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドイツ連邦共和国特許第４１２５６７７号明細書からは内燃機関における緊急時制御装置が公知である。この装置は基準信号発生器、クランク軸センサ、カム軸センサからなる全部で３つのセンサを必要としている。カム軸センサのセンサディスクは内燃機関の各シリンダに対して１つの歯セグメントを有している。この場合所定の１つのシリンダに対しては歯セグメントが短く形成され、別の１つの所定のシリンダに対しては歯セグメントが長く形成されている。クランク軸センサの故障の際には不規則なカム軸信号が同じ長さの歯セグメントによる単調なカム軸センサ信号に変換され、この信号と共に緊急時の制御は遥かにより小さくなる角度分解能で継続動作される。この公知の制御技術では連続使用には複雑にしてコストが高い。さらにこの公知の制御技術には３つの高価なセンサの他にも精度が高く従ってコストのかかるセンサディスク相互間の調整部も必要とされ、而も緊急時にクランク軸の満足のゆく角度分解能が可能でない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、内燃機関の緊急時制御のための方法において、通常のセンサディスク（例えば１つ又は２つの欠け歯を有するクランク軸歯付センサディスク、カム角１８０°（＝クランク角３６０°）に亘るセグメントを有するカム軸センサディスク等）を備えた１つのクランク軸センサ及び１つのカム軸センサを用いて、クランク軸センサの故障の際に内燃機関をほぼ同じ角度分解能を以って模擬（シミュレート）クランク軸信号によって引続き動作させることができるように改善を行うことである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば上記課題は、歯の総数と、クランク軸センサディスク上に配設されたセグメントの角度長さを非揮発的に記憶し、内燃機関の所定の動作条件のもとで又は所定の間隔をおいて、所定のカム軸セグメントエッジに相応するクランク軸位置を、所定のクランク軸基準位置に関して求めて非揮発的に記憶し、記憶されたクランク軸位置から、カム軸に配設されたセグメントの角度長さを求めるか、又は該セグメントの部分の角度長さを求め、そこから各セグメント又はセグメント部分の、先行するセグメント又はセグメント部分に対する長さ比を求めて非揮発的に記憶し、クランク軸の固定的センサの故障の際にカム軸の固定的センサのところでのセグメントの通過走行時間に対して計数されたクロックパルスを所定の周波数のクロック信号でのカウントによって求め、先行するセグメントにて計数されたクロックパルスの数から現下のセグメントに対する数を以下の式、
ＩＮ＝ＩＮ×（ＬＮ／ＬＮ−１）
に従って補間し、商ＩＮ−１／ＬＮ−１又はＩＮ／ＬＮから現下のセグメントに対する模擬されたクランク軸信号の単位（量）毎のクロックパルスの数を予め求め、引き続いて、先行する基準信号ｅに関する｛ａ′×（Ｉ／°ＫＷ）｝番目又は｛ｂ′×（Ｉ／°ＫＷ）｝番目のパルスによって開始してカム軸エッジ信号ａ又はｂの発生の際に、クランク軸信号、クランク軸基準信号の模擬を行い、この模擬においてそれぞれクロック信号の｛Ｒ′×（Ｉ／°ＫＷ）｝番目のパルスの際に１つの信号を形成し、それぞれクロック信号の｛３６０×（Ｉ／°ＫＷ）｝番目のパルスの際に１つのクランク軸基準信号を形成するようにして解決される。
【０００５】
以下では、“歯”の概念には狭幅な歯も広幅な歯も含まれ、また“セグメント”の概念には歯のみならず２つの歯の間の間隙も含むものとする。
【０００６】
【実施例】
次に本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。
【０００７】
図１にはマイクロプロセッサによって制御されるエンジン制御装置ＳＴを備えた内燃機関のエンジン制御の概略的な構成図が示されている。前記エンジン制御装置にはカム軸センサＧＮＷの信号とクランク軸センサＧＫＷの信号が供給される。
【０００８】
この実施例のカム軸センサＧＮＷは、固定的センサＳＮＷと、カム軸に回転固定的に結合されたセンサディスクＧＳＮＷからなっている。このセンサディスクＧＳＮＷは１つの歯Ａと、これとほぼ同じ幅の間隙Ｂを有している。これらは矢印によって示された回転方向に相応して、上昇エッジａと下降エッジｂによって相互に分離される。
【０００９】
この実施例のクランク軸センサＧＫＷは、固定的センサＳＫＷと、クランク軸に回転固定的に結合されたセンサディスクＧＳＫＷからなっている。このセンサディスクはＧＳＫＷは、例えば６０個の同じ幅の、周面上に均一に分布された歯Ｃと、同じ幅の間隙Ｄを有している。これらも同様に矢印によって示された回転方向に相応して、上昇エッジｃと下降エッジｄによって相互に分離されている。これらの歯のうちの２つ（Ｎｒ５９，Ｎｒ６０）は離れており、２つの欠け歯状態と３つの間隙によって５倍の長さの間隙Ｅが形成される。
【００１０】
センサディスクが回転すると、当該のセンサはその構成（誘導形センサ又はホールセンサ等）に応じて相応の信号（これらの信号の符号はそれに対応する歯、間隙、エッジの符号と一致する）を制御装置内の処理回路ＡＷに供給する。この処理回路の出力信号は公知方式での内燃機関の制御にも利用される。処理回路ＡＷの出力信号はクランク軸の歯又は間隙（欠け歯）毎に例えば５個又は１０個のパルスからなる。これらはクランク軸セグメントの計数によって形成される。それらはクランク軸センサディスクＧＳＫＷ上に配設されたセグメントの正確な相似形（写像）であってもよい。クランク軸セグメント幅Ｃ，ＤとＥとの比較により処理回路はクランク軸基準信号ｅ（＝クランク角０°）も生成する。これは例えば広幅な間隙Ｅに続く最初の歯の上昇エッジｃに配属されている。ここからクランク軸の周角度の計数が開始される。
【００１１】
カム軸セグメントＡ，Ｂの、カム軸の固定的センサＳＮＷのところでの通過時間は、そこから内燃機関の回転数や加速度等を求めるために一定の周波数のクロック信号ｔで計数される。
【００１２】
図２中のａにはカム軸セグメントａ，Ａ，ｂ，Ｂから相似形の信号ダイヤグラムが示されており、図２中のｂにはクランク軸セグメントｃ，Ｃ，ｄ，Ｄ，Ｅの信号ダイヤグラムが示されている。それらのセグメントから導出された（クランク軸）基準信号ｅは図２中のｃに示されている。図２ｄにはクランク軸セグメントから導出された、歯ないし間隙あるいは欠け歯毎に５個のパルスを有する信号ｆが示されている。クランク軸セグメントから導出された信号は図２ｂのクランク軸セグメントｃ，Ｃ，ｄ，Ｄ，Ｅの正確な相似形信号ダイヤグラムであってもよい。
【００１３】
例えば、シリンダＩ（あるいはシリンダＩＶ）がクランク角の上死点前１２０°にある場合に、基準信号ｅは常時ある１つのクランク軸位置で現われるように構成される。クランク軸センサディスクＧＳＫＷはできるだけ正確にこの点に調整されている。
【００１４】
カム軸センサディスクＧＳＮＷの各セグメントＡ，Ｂは、目標値に応じてカム角の１８０°＝クランク角３６０°に亘る。しかしながら許容偏差のために例えば歯Ａ（上昇エッジａ）は上死点前クランク角１００°のところから始まり、間隙Ｂ（下降エッジｂ）はクランク角の上死点前１１０°のところから始まる。
【００１５】
クランク軸センサディスクＧＳＫＷ上に存在する歯Ｃ（５８の歯＋２つの欠け歯）の、設定された総数Ｚの数値６０と、クランク軸センサディスクＧＳＫＷ上に配設されるセグメント（すなわち６０の歯＋６０の間隙＝１２０セグメント）の各角度長さＬＣ，ＬＤ＝３６０°÷１２０＝クランク角３°は内燃機関の最初の運転開始前にエンジン制御装置内の非揮発的に記憶される。
【００１６】
内燃機関の所定の運転条件下、例えば各始動過程の後又は所定の時間間隔（例えば１０分後毎に）をおいて、当該カム軸位置にてカム軸セグメントエッジａ，ｂがカム軸の固定的センサのところを通過するクランク軸位置ａ′及びｂ′もエンジン制御装置ＳＴ内の非揮発的に記憶される。本発明の実施例ではクランク軸位置ａ′＝クランク角２０°（ｅ＝クランク角０°、クランク角の上死点前１００°）でクランク軸位置ｂ′＝クランク角度１０°（クランク角の上死点前１１０°）である。
【００１７】
記憶された値ａ′とｂ′からは角度長さＬＡ＝クランク角３５０°、ＬＢ＝クランク角３７０°が求められ、そこからはＡ対Ｂの比＝３５０／３７０＝０．９４５９…とＢ対Ａの比＝３７０／３５０＝１．０５７１…が算出され、非揮発的に記憶される。記憶された値ａ′，ｂ′及びこれから導出された比Ａ／Ｂ，Ｂ／Ａは非障害状態の運転の中で繰返し改められて書き換えられる。なぜならそれらは時間の経過する間に変化し得るからである。
【００１８】
ここにおいて、クランク軸センサのあまり頻繁には起こらない故障が発生した場合には、信号ｃ，Ｃ，ｄ，Ｄ，Ｅ（図２ｂ）又は信号ｆ（図２ｄ）およびこれらから導出される基準信号ｅ（図２ｃ）は欠落し、エンジン制御は信号ａ，Ａ，ｂ，Ｂのみで継続されなければならない。これらの信号と記憶された信号から、欠落した信号と基準信号が以下に説明する２つの実施例に基づく方法に従って模擬（シミュレート）される。クランク軸センサの故障の際にはエラー表示Ｆも（音響的又は光学的に）作動される。
【００１９】
カム軸センサディスクＧＳＮＷの先行するセグメントＮ−１（Ｎ＝ＡならばＮ−１＝Ｂ，Ｎ＝ＢならばＮ−１＝Ａ）の経過時間の検出に対して計数されたクロック信号ｔのパルスＩＮ−１は、次のセグメントＮに対してあらかじめ必要なパルスＩＮの数を以下の式
ＩＮ＝ＩＮ−１×（ＬＮ／（ＬＮ−１））
に従って算出（補間）するのに用いられる。前記値ＩＮと記憶された角度長さＬＮとにより表わされる商ＩＮ／ＬＮ又はＩＮ−１／ＬＮ−１からはクランク角１°に対するパルス値（Ｉ／°ＫＷ）が得られる。この値は瞬時のエンジン回転数において例えば“５０”であり得る。先行する信号ｅ＝クランク角０°に関してこれが表すことは、エッジ信号ａが、｛“クランク軸位置”（ａ′）דクランク角に対するパルス値”（Ｉ／°ＫＷ）｝番目のパルス、すなわち例えば前記（ａ′）がクランク角２０°で前記（Ｉ／°ＫＷ）が５０の場合に、２０×５０＝１０００番目のパルスの際に現われることである。パルスないしエッジ信号ｂは、
｛“クランク軸位置”（ｂ′）דクランク角１°に対するパルス値”（Ｉ／°ＫＷ）｝番目のパルスの際に、すなわち例えば前記（ｂ′）がクランク角１０°で前記（Ｉ／°ＫＷ）が５０の場合には、１０×５０＝５００番目のパルスの際に現われる。これらのパルスは先行の基準信号ｅ以降現われる。
【００２０】
つまりカム軸エッジ信号ａの発生の際には計数器が値ａ′×（Ｉ／°ＫＷ）＝１０００にプリセットされ、カム軸エッジ信号ｂの発生の際には値ｂ′×（Ｉ／°ＫＷ）＝５００に設定され、さらにクロック信号ｔでカウントアップされる。
【００２１】
第１の実施例に従って信号ｆ（クランク角３°に対するセグメント毎に５個のパルス）を模擬すべき場合には、各クランク角０．６°の後で、すなわち目下のエンジン回転数におけるクロック信号（ｔ）の各３０番目のパルスの後で、一般的には各｛Ｒ×（Ｉ／°ＫＷ）｝番目のパルスの際に、基準信号ｅ＝クランク角０°から、１０２０番目のパルス＝クランク角２０．４°の際に開始されて信号（ｆ）のパルスが形成される。前記Ｒはクランク角における順次連続する２つのパルスの間隔である。
【００２２】
付加的にクロック信号ｔの｛３６０×（Ｉ／°ＫＷ）＝１８０００｝番目のパルスＩの際にはクランク軸基準信号ｅが出力される（図２ｃ）。
【００２３】
第２の実施例に従ってクランク軸セグメントの同一の（相似的）信号ダイヤグラム（図２ｂ）を模擬すべき場合には、先行の基準信号ｅから各｛Ｐ×（ＬＣ＋ＬＤ）×（Ｉ／°ＫＷ）｝番目のパルスＩのもとで、すなわちｅ＝クランク角０°から各クランク角６°の後で（各３００パルスの後で、１２００のもとで開始されて）処理回路ＡＷからセグメントＣ（歯）の開始ないし信号Ｄ（間隙）の終端に対する信号ｃ（上昇エッジ）が出力され、クロック信号ｔの各｛［Ｐ×（ＬＣ＋ＬＤ）×ＬＣ］×（Ｉ／°ＫＷ）｝番目のパルスＩのもとで、すなわちｅ＝クランク角０°から各上昇エッジの後のそれぞれクランク角３°＝１５０パルス毎に、セグメントＤ（間隙）の始端ないしセグメントＣ（歯）の終端に対する信号ｄ（下降エッジ）が出力される（前記Ｐは広幅の間隙Ｅも模擬されるべき場合には０，１，２…ｚ−４，ｚ−３で，クランク軸センサディスクＧＳＫＷ上の２つの欠け歯部も模擬すべき場合にはＰは０，１，２…ｚ−２，ｚ−１である）。さらにここでも付加的にクロック信号ｔの｛３６０×（Ｉ／°ＫＷ）｝番目のパルスＩ（＝１８０００番目）の際にはクランク軸基準信号ｅが出力される（図２ｃ）。
【００２４】
Ｐはその都度のカム軸位置（ｅ＝クランク角０°に対するクランク軸角度）の商の値の小数点前の整数値に相応し、数値６によって除算される（ＬＣ＋ＬＤ＝クランク角６°）。例えば基準信号後のクランク軸センサディスクＧＳＫＷの最初の歯と間隙に対して（クランク角０°〜クランク角６°）Ｐは０であり、第２の歯と間隙に対しては（クランク角６°〜クランク角１２°）Ｐは１である。同様に最後に存在する歯（Ｎｒ．５８，クランク角３４２°〜クランク角３４８°）に対してはＰは（ｚ−３）＝５７である。
【００２５】
発生した基準信号ｅに続いてＰ＝０によって計数過程は初めから開始され、次のカム軸エッジ信号ｂ（又はａ）までクランク角１０°（又はクランク角２０°）のもとで現われる。その後では前記過程は初めから開始される。
【００２６】
加速の際には次のカム軸エッジ信号ａ又はｂは、記憶されたカム軸エッジ信号ａ′（クランク角２０°）又はｂ′（クランク角１０°）に相応するものよりもやや早めに現われ、減速の際には記憶されたカム軸エッジ信号ａ′（クランク角２０°）又はｂ′（クランク角１０°）に相応するものよりもやや遅めに現われる。
【００２７】
減速の際には制御はエンジン回転数に変化のない場合の後続のカム軸エッジ信号（ａ′が１０００で開始された場合にはｂ′＝５００、ｂ′が５００で開始された場合にはａ′は１０００）に相応する、パルス数Ｉの下で、直前に終了した先行のカム軸セグメントＡ（又はＢ）に対して測定された経過時間の基準下で新たに開始するために当該信号が現われるまで待機される。
【００２８】
加速の際、すなわち後続のカム軸セグメントエッジｂ（又はＡ）が既に現われている場合には、見込みパルス数Ｉ（＝５００又は１０００）の前に処理される。場合によっては制御命令がまだ欠けている場合には当該エッジにおいて相前後して生成される。当該の方法は、ちょうど終了した先行のカム軸セグメントＡ(又はＢ）に対して測定された経過時間を基礎として新たに開始される。
【００２９】
前記２つの実施例に基づいて説明された方法を用いれば、欠落したクランク軸信号が完全に模擬ないし置換され、内燃機関の制御は、クランク軸の固定的センサＳＫＷの故障の前と同じように行うことができる。しかしながらドライバには光学的又は音響的エラー表示Ｆによって発生したエラーが示唆される。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、欠落したクランク軸信号が完全に模擬ないし置換され、内燃機関の制御は、クランク軸センサの故障前と同じように行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジン制御の概略的な構成図である。
【図２】本発明による方法の機能を説明するための信号ダイヤグラムである。
【符号の説明】
ＧＳＮＷ カム軸センサディスク
ＧＳＫＷ クランク軸センサディスク
ＳＮＷ カム軸センサ
ＳＫＷ クランク軸センサ
ＡＷ 処理回路
ＳＴ エンジン制御装置
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関のクランク軸に配設されたクランク軸センサのセグメントエッジ信号と、カム軸に配設されたカム軸センサのセグメントエッジ信号を用いて、マイクロプロセッサにより制御されるエンジン制御装置による内燃機関の制御方法であって、クランク軸及びカム軸の所定の位置を検出する前記センサは、それぞれ１つの固定的センサと、クランク軸セグメントを備えたクランク軸センサディスクと、カム軸セグメントを備えたカム軸センサディスクとからなる、内燃機関における緊急時制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドイツ連邦共和国特許第４１２５６７７号明細書からは内燃機関における緊急時制御装置が公知である。この装置は基準信号発生器、クランク軸センサ、カム軸センサからなる全部で３つのセンサを必要としている。カム軸センサのセンサディスクは内燃機関の各シリンダに対して１つの歯セグメントを有している。この場合所定の１つのシリンダに対しては歯セグメントが短く形成され、別の１つの所定のシリンダに対しては歯セグメントが長く形成されている。クランク軸センサの故障の際には不規則なカム軸信号が同じ長さの歯セグメントによる単調なカム軸センサ信号に変換され、この信号と共に緊急時の制御は遥かにより小さくなる角度分解能で継続動作される。この公知の制御技術では連続使用には複雑にしてコストが高い。さらにこの公知の制御技術には３つの高価なセンサの他にも精度が高く従ってコストのかかるセンサディスク相互間の調整部も必要とされ、而も緊急時にクランク軸の満足のゆく角度分解能が可能でない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、内燃機関の緊急時制御のための方法において、通常のセンサディスク（例えば１つ又は２つの欠け歯を有するクランク軸歯付センサディスク、カム角１８０°（＝クランク角３６０°）に亘るセグメントを有するカム軸センサディスク等）を備えた１つのクランク軸センサ及び１つのカム軸センサを用いて、クランク軸センサの故障の際に内燃機関をほぼ同じ角度分解能を以って模擬（シミュレート）クランク軸信号によって引続き動作させることができるように改善を行うことである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば上記課題は、歯の総数と、クランク軸センサディスク上に配設されたセグメントの角度長さを非揮発的に記憶し、内燃機関の所定の動作条件のもとで又は所定の間隔をおいて、所定のカム軸セグメントエッジに相応するクランク軸位置を、所定のクランク軸基準位置に関して求めて非揮発的に記憶し、記憶されたクランク軸位置から、カム軸に配設されたセグメントの角度長さを求めるか、又は該セグメントの部分の角度長さを求め、そこから各セグメント又はセグメント部分の、先行するセグメント又はセグメント部分に対する長さ比を求めて非揮発的に記憶し、クランク軸の固定的センサの故障の際にカム軸の固定的センサのところでのセグメントの通過走行時間に対して計数されたクロックパルスを所定の周波数のクロック信号でのカウントによって求め、先行するセグメントにて計数されたクロックパルスの数から現下のセグメントに対する数を以下の式、
ＩＮ＝ＩＮ×（ＬＮ／ＬＮ−１）
に従って補間し、商ＩＮ−１／ＬＮ−１又はＩＮ／ＬＮから現下のセグメントに対する模擬されたクランク軸信号の単位（量）毎のクロックパルスの数を予め求め、引き続いて、先行する基準信号ｅに関する｛ａ′×（Ｉ／°ＫＷ）｝番目又は｛ｂ′×（Ｉ／°ＫＷ）｝番目のパルスによって開始してカム軸エッジ信号ａ又はｂの発生の際に、クランク軸信号、クランク軸基準信号の模擬を行い、この模擬においてそれぞれクロック信号の｛Ｒ′×（Ｉ／°ＫＷ）｝番目のパルスの際に１つの信号を形成し、それぞれクロック信号の｛３６０×（Ｉ／°ＫＷ）｝番目のパルスの際に１つのクランク軸基準信号を形成するようにして解決される。
【０００５】
以下では、“歯”の概念には狭幅な歯も広幅な歯も含まれ、また“セグメント”の概念には歯のみならず２つの歯の間の間隙も含むものとする。
【０００６】
【実施例】
次に本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。
【０００７】
図１にはマイクロプロセッサによって制御されるエンジン制御装置ＳＴを備えた内燃機関のエンジン制御の概略的な構成図が示されている。前記エンジン制御装置にはカム軸センサＧＮＷの信号とクランク軸センサＧＫＷの信号が供給される。
【０００８】
この実施例のカム軸センサＧＮＷは、固定的センサＳＮＷと、カム軸に回転固定的に結合されたセンサディスクＧＳＮＷからなっている。このセンサディスクＧＳＮＷは１つの歯Ａと、これとほぼ同じ幅の間隙Ｂを有している。これらは矢印によって示された回転方向に相応して、上昇エッジａと下降エッジｂによって相互に分離される。
【０００９】
この実施例のクランク軸センサＧＫＷは、固定的センサＳＫＷと、クランク軸に回転固定的に結合されたセンサディスクＧＳＫＷからなっている。このセンサディスクはＧＳＫＷは、例えば６０個の同じ幅の、周面上に均一に分布された歯Ｃと、同じ幅の間隙Ｄを有している。これらも同様に矢印によって示された回転方向に相応して、上昇エッジｃと下降エッジｄによって相互に分離されている。これらの歯のうちの２つ（Ｎｒ５９，Ｎｒ６０）は離れており、２つの欠け歯状態と３つの間隙によって５倍の長さの間隙Ｅが形成される。
【００１０】
センサディスクが回転すると、当該のセンサはその構成（誘導形センサ又はホールセンサ等）に応じて相応の信号（これらの信号の符号はそれに対応する歯、間隙、エッジの符号と一致する）を制御装置内の処理回路ＡＷに供給する。この処理回路の出力信号は公知方式での内燃機関の制御にも利用される。処理回路ＡＷの出力信号はクランク軸の歯又は間隙（欠け歯）毎に例えば５個又は１０個のパルスからなる。これらはクランク軸セグメントの計数によって形成される。それらはクランク軸センサディスクＧＳＫＷ上に配設されたセグメントの正確な相似形（写像）であってもよい。クランク軸セグメント幅Ｃ，ＤとＥとの比較により処理回路はクランク軸基準信号ｅ（＝クランク角０°）も生成する。これは例えば広幅な間隙Ｅに続く最初の歯の上昇エッジｃに配属されている。ここからクランク軸の周角度の計数が開始される。
【００１１】
カム軸セグメントＡ，Ｂの、カム軸の固定的センサＳＮＷのところでの通過時間は、そこから内燃機関の回転数や加速度等を求めるために一定の周波数のクロック信号ｔで計数される。
【００１２】
図２中のａにはカム軸セグメントａ，Ａ，ｂ，Ｂから相似形の信号ダイヤグラムが示されており、図２中のｂにはクランク軸セグメントｃ，Ｃ，ｄ，Ｄ，Ｅの信号ダイヤグラムが示されている。それらのセグメントから導出された（クランク軸）基準信号ｅは図２中のｃに示されている。図２ｄにはクランク軸セグメントから導出された、歯ないし間隙あるいは欠け歯毎に５個のパルスを有する信号ｆが示されている。クランク軸セグメントから導出された信号は図２ｂのクランク軸セグメントｃ，Ｃ，ｄ，Ｄ，Ｅの正確な相似形信号ダイヤグラムであってもよい。
【００１３】
例えば、シリンダＩ（あるいはシリンダＩＶ）がクランク角の上死点前１２０°にある場合に、基準信号ｅは常時ある１つのクランク軸位置で現われるように構成される。クランク軸センサディスクＧＳＫＷはできるだけ正確にこの点に調整されている。
【００１４】
カム軸センサディスクＧＳＮＷの各セグメントＡ，Ｂは、目標値に応じてカム角の１８０°＝クランク角３６０°に亘る。しかしながら許容偏差のために例えば歯Ａ（上昇エッジａ）は上死点前クランク角１００°のところから始まり、間隙Ｂ（下降エッジｂ）はクランク角の上死点前１１０°のところから始まる。
【００１５】
クランク軸センサディスクＧＳＫＷ上に存在する歯Ｃ（５８の歯＋２つの欠け歯）の、設定された総数Ｚの数値６０と、クランク軸センサディスクＧＳＫＷ上に配設されるセグメント（すなわち６０の歯＋６０の間隙＝１２０セグメント）の各角度長さＬＣ，ＬＤ＝３６０°÷１２０＝クランク角３°は内燃機関の最初の運転開始前にエンジン制御装置内の非揮発的に記憶される。
【００１６】
内燃機関の所定の運転条件下、例えば各始動過程の後又は所定の時間間隔（例えば１０分後毎に）をおいて、当該カム軸位置にてカム軸セグメントエッジａ，ｂがカム軸の固定的センサのところを通過するクランク軸位置ａ′及びｂ′もエンジン制御装置ＳＴ内の非揮発的に記憶される。本発明の実施例ではクランク軸位置ａ′＝クランク角２０°（ｅ＝クランク角０°、クランク角の上死点前１００°）でクランク軸位置ｂ′＝クランク角度１０°（クランク角の上死点前１１０°）である。
【００１７】
記憶された値ａ′とｂ′からは角度長さＬＡ＝クランク角３５０°、ＬＢ＝クランク角３７０°が求められ、そこからはＡ対Ｂの比＝３５０／３７０＝０．９４５９…とＢ対Ａの比＝３７０／３５０＝１．０５７１…が算出され、非揮発的に記憶される。記憶された値ａ′，ｂ′及びこれから導出された比Ａ／Ｂ，Ｂ／Ａは非障害状態の運転の中で繰返し改められて書き換えられる。なぜならそれらは時間の経過する間に変化し得るからである。
【００１８】
ここにおいて、クランク軸センサのあまり頻繁には起こらない故障が発生した場合には、信号ｃ，Ｃ，ｄ，Ｄ，Ｅ（図２ｂ）又は信号ｆ（図２ｄ）およびこれらから導出される基準信号ｅ（図２ｃ）は欠落し、エンジン制御は信号ａ，Ａ，ｂ，Ｂのみで継続されなければならない。これらの信号と記憶された信号から、欠落した信号と基準信号が以下に説明する２つの実施例に基づく方法に従って模擬（シミュレート）される。クランク軸センサの故障の際にはエラー表示Ｆも（音響的又は光学的に）作動される。
【００１９】
カム軸センサディスクＧＳＮＷの先行するセグメントＮ−１（Ｎ＝ＡならばＮ−１＝Ｂ，Ｎ＝ＢならばＮ−１＝Ａ）の経過時間の検出に対して計数されたクロック信号ｔのパルスＩＮ−１は、次のセグメントＮに対してあらかじめ必要なパルスＩＮの数を以下の式
ＩＮ＝ＩＮ−１×（ＬＮ／（ＬＮ−１））
に従って算出（補間）するのに用いられる。前記値ＩＮと記憶された角度長さＬＮとにより表わされる商ＩＮ／ＬＮ又はＩＮ−１／ＬＮ−１からはクランク角１°に対するパルス値（Ｉ／°ＫＷ）が得られる。この値は瞬時のエンジン回転数において例えば“５０”であり得る。先行する信号ｅ＝クランク角０°に関してこれが表すことは、エッジ信号ａが、｛“クランク軸位置”（ａ′）דクランク角に対するパルス値”（Ｉ／°ＫＷ）｝番目のパルス、すなわち例えば前記（ａ′）がクランク角２０°で前記（Ｉ／°ＫＷ）が５０の場合に、２０×５０＝１０００番目のパルスの際に現われることである。パルスないしエッジ信号ｂは、
｛“クランク軸位置”（ｂ′）דクランク角１°に対するパルス値”（Ｉ／°ＫＷ）｝番目のパルスの際に、すなわち例えば前記（ｂ′）がクランク角１０°で前記（Ｉ／°ＫＷ）が５０の場合には、１０×５０＝５００番目のパルスの際に現われる。これらのパルスは先行の基準信号ｅ以降現われる。
【００２０】
つまりカム軸エッジ信号ａの発生の際には計数器が値ａ′×（Ｉ／°ＫＷ）＝１０００にプリセットされ、カム軸エッジ信号ｂの発生の際には値ｂ′×（Ｉ／°ＫＷ）＝５００に設定され、さらにクロック信号ｔでカウントアップされる。
【００２１】
第１の実施例に従って信号ｆ（クランク角３°に対するセグメント毎に５個のパルス）を模擬すべき場合には、各クランク角０．６°の後で、すなわち目下のエンジン回転数におけるクロック信号（ｔ）の各３０番目のパルスの後で、一般的には各｛Ｒ×（Ｉ／°ＫＷ）｝番目のパルスの際に、基準信号ｅ＝クランク角０°から、１０２０番目のパルス＝クランク角２０．４°の際に開始されて信号（ｆ）のパルスが形成される。前記Ｒはクランク角における順次連続する２つのパルスの間隔である。
【００２２】
付加的にクロック信号ｔの｛３６０×（Ｉ／°ＫＷ）＝１８０００｝番目のパルスＩの際にはクランク軸基準信号ｅが出力される（図２ｃ）。
【００２３】
第２の実施例に従ってクランク軸セグメントの同一の（相似的）信号ダイヤグラム（図２ｂ）を模擬すべき場合には、先行の基準信号ｅから各｛Ｐ×（ＬＣ＋ＬＤ）×（Ｉ／°ＫＷ）｝番目のパルスＩのもとで、すなわちｅ＝クランク角０°から各クランク角６°の後で（各３００パルスの後で、１２００のもとで開始されて）処理回路ＡＷからセグメントＣ（歯）の開始ないし信号Ｄ（間隙）の終端に対する信号ｃ（上昇エッジ）が出力され、クロック信号ｔの各｛［Ｐ×（ＬＣ＋ＬＤ）×ＬＣ］×（Ｉ／°ＫＷ）｝番目のパルスＩのもとで、すなわちｅ＝クランク角０°から各上昇エッジの後のそれぞれクランク角３°＝１５０パルス毎に、セグメントＤ（間隙）の始端ないしセグメントＣ（歯）の終端に対する信号ｄ（下降エッジ）が出力される（前記Ｐは広幅の間隙Ｅも模擬されるべき場合には０，１，２…ｚ−４，ｚ−３で，クランク軸センサディスクＧＳＫＷ上の２つの欠け歯部も模擬すべき場合にはＰは０，１，２…ｚ−２，ｚ−１である）。さらにここでも付加的にクロック信号ｔの｛３６０×（Ｉ／°ＫＷ）｝番目のパルスＩ（＝１８０００番目）の際にはクランク軸基準信号ｅが出力される（図２ｃ）。
【００２４】
Ｐはその都度のカム軸位置（ｅ＝クランク角０°に対するクランク軸角度）の商の値の小数点前の整数値に相応し、数値６によって除算される（ＬＣ＋ＬＤ＝クランク角６°）。例えば基準信号後のクランク軸センサディスクＧＳＫＷの最初の歯と間隙に対して（クランク角０°〜クランク角６°）Ｐは０であり、第２の歯と間隙に対しては（クランク角６°〜クランク角１２°）Ｐは１である。同様に最後に存在する歯（Ｎｒ．５８，クランク角３４２°〜クランク角３４８°）に対してはＰは（ｚ−３）＝５７である。
【００２５】
発生した基準信号ｅに続いてＰ＝０によって計数過程は初めから開始され、次のカム軸エッジ信号ｂ（又はａ）までクランク角１０°（又はクランク角２０°）のもとで現われる。その後では前記過程は初めから開始される。
【００２６】
加速の際には次のカム軸エッジ信号ａ又はｂは、記憶されたカム軸エッジ信号ａ′（クランク角２０°）又はｂ′（クランク角１０°）に相応するものよりもやや早めに現われ、減速の際には記憶されたカム軸エッジ信号ａ′（クランク角２０°）又はｂ′（クランク角１０°）に相応するものよりもやや遅めに現われる。
【００２７】
減速の際には制御はエンジン回転数に変化のない場合の後続のカム軸エッジ信号（ａ′が１０００で開始された場合にはｂ′＝５００、ｂ′が５００で開始された場合にはａ′は１０００）に相応する、パルス数Ｉの下で、直前に終了した先行のカム軸セグメントＡ（又はＢ）に対して測定された経過時間の基準下で新たに開始するために当該信号が現われるまで待機される。
【００２８】
加速の際、すなわち後続のカム軸セグメントエッジｂ（又はＡ）が既に現われている場合には、見込みパルス数Ｉ（＝５００又は１０００）の前に処理される。場合によっては制御命令がまだ欠けている場合には当該エッジにおいて相前後して生成される。当該の方法は、ちょうど終了した先行のカム軸セグメントＡ(又はＢ）に対して測定された経過時間を基礎として新たに開始される。
【００２９】
前記２つの実施例に基づいて説明された方法を用いれば、欠落したクランク軸信号が完全に模擬ないし置換され、内燃機関の制御は、クランク軸の固定的センサＳＫＷの故障の前と同じように行うことができる。しかしながらドライバには光学的又は音響的エラー表示Ｆによって発生したエラーが示唆される。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、欠落したクランク軸信号が完全に模擬ないし置換され、内燃機関の制御は、クランク軸センサの故障前と同じように行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジン制御の概略的な構成図である。
【図２】本発明による方法の機能を説明するための信号ダイヤグラムである。
【符号の説明】
ＧＳＮＷ カム軸センサディスク
ＧＳＫＷ クランク軸センサディスク
ＳＮＷ カム軸センサ
ＳＫＷ クランク軸センサ
ＡＷ 処理回路
ＳＴ エンジン制御装置
Claims (2)
- 内燃機関のクランク軸に配設されたクランク軸センサ（ＧＫＷ）のセグメントエッジ信号（ｃ，ｄ，ｅ）と、カム軸に配設されたカム軸センサ（ＧＮＷ）のセグメントエッジ信号（ａ，ｂ）を用いて、マイクロプロセッサにより制御されるエンジン制御装置（ＳＴ）による内燃機関（ＢＫＭ）の制御方法であって、クランク軸及びカム軸の所定の位置を検出する前記センサ（ＧＫＷ，ＧＮＷ）は、それぞれ１つの固定的センサ（ＳＫＷ，ＳＮＷ）と、クランク軸セグメント（Ｃ，Ｄ，Ｅ）を備えたクランク軸センサディスク（ＧＳＫＷ）と、カム軸セグメント（Ａ，Ｂ）を備えたカム軸センサディスク（ＧＳＮＷ）とからなる、内燃機関における緊急時制御方法において、
歯（Ｃ）の総数（Ｚ）と、クランク軸センサディスク（ＧＳＫＷ）上に配設されたセグメント（Ｃ，Ｄ）の角度長さ（ＬＣ，ＬＤ）を非揮発的に記憶し、
内燃機関の所定の動作条件のもとで又は所定の間隔をおいて、所定のカム軸セグメントエッジ（ａ，ｂ）に相応するクランク軸位置（ａ′，ｂ′）を、所定のクランク軸基準位置（ｅ）に関して求めて非揮発的に記憶し、
記憶されたクランク軸位置（ａ′，ｂ′）から、カム軸に配設されたセグメント（Ａ，Ｂ）の角度長さ（ＬＡ，ＬＢ）を求めるか、又は該セグメント（Ａ，Ｂ）の部分の角度長さを求め、そこから各セグメント（Ａ，Ｂ）又はセグメント部分の、先行するセグメント（Ｂ，Ａ）又はセグメント部分に対する長さ比（Ａ／Ｂ，Ｂ／Ａ）を求めて非揮発的に記憶し、
クランク軸の固定的センサ（ＳＫＷ）の故障の際にカム軸の固定的センサ（ＳＮＷ）のところでのセグメント（Ｎ，Ｎ−１）の通過走行時間に対して計数されたクロックパルス（ＩＮ，ＩＮ−１）を所定の周波数のクロック信号（ｔ）でのカウントによって求め（Ｎ＝ＡならばＮ−１＝Ｂ，Ｎ＝ＢならばＮ−１＝Ａ）、
先行するセグメント（Ｎ−１）にて計数されたクロックパルスの数（ＩＮ−１）から現下のセグメント（Ｎ）に対する数を以下の式、
ＩＮ＝ＩＮ×（ＬＮ／ＬＮ−１）
に従って補間し、
商（ＩＮ−１／ＬＮ−１）又は（ＩＮ／ＬＮ）から現下のセグメントに対する模擬されたクランク軸信号の単位（量）毎のクロックパルスの数（Ｉ／°ＫＷ）を予め求め、
引き続いて、先行する基準信号ｅに関する｛ａ′×（Ｉ／°ＫＷ）｝番目又は｛ｂ′×（Ｉ／°ＫＷ）｝番目のパルスによって開始してカム軸エッジ信号ａ又はｂの発生の際に、クランク軸信号（ｃ，Ｃ，ｄ，Ｄ，Ｅ又はｆ）およびクランク軸基準信号（ｅ）の模擬を行い、
これらの模擬においてそれぞれクロック信号（ｔ）の｛Ｒ×（Ｉ／°ＫＷ）｝番目のパルスの際に１つの信号（ｆ）を形成し（Ｒは順次連続するクランク角（°ＫＷ）における２つのパルスの相互間隔）、それぞれクロック信号（ｔ）の｛３６０×（Ｉ／°ＫＷ）｝番目のパルスの際に１つのクランク軸基準信号（ｅ）を形成することを特徴とする、内燃機関における緊急時制御方法。 - 内燃機関のクランク軸に配設されたクランク軸センサ（ＧＫＷ）のセグメントエッジ信号（ｃ，ｄ，ｅ）と、カム軸に配設されたカム軸センサ（ＧＮＷ）のセグメントエッジ信号（ａ，ｂ）を用いた、マイクロプロセッサにより制御されるエンジン制御装置（ＳＴ）による内燃機関（ＢＫＭ）の制御方法であって、クランク軸及びカム軸の所定の位置を検出する前記センサ（ＧＫＷ，ＧＮＷ）は、それぞれ１つの固定的センサ（ＳＫＷ，ＳＮＷ）と、クランク軸セグメント（Ｃ，Ｄ，Ｅ）を備えたクランク軸センサディスク（ＧＳＫＷ）と、カム軸セグメント（Ａ，Ｂ）を備えたカム軸センサディスク（ＧＳＮＷ）とからなる、内燃機関における緊急時制御方法において、
歯（Ｃ）の総数（Ｚ）と、クランク軸センサディスク（ＧＳＫＷ）上に配設されたセグメント（Ｃ，Ｄ）の角度長さ（ＬＣ，ＬＤ）を非揮発的に記憶し、
内燃機関の所定の動作条件のもとで又は所定の間隔をおいて、所定のカム軸セグメントエッジ（ａ，ｂ）に相応するクランク軸位置（ａ′，ｂ′）を、所定のクランク軸基準位置（ｅ）に関して求めて非揮発的に記憶し、
記憶されたクランク軸位置（ａ′，ｂ′）から、カム軸に配設されたセグメント（Ａ，Ｂ）の角度長さ（ＬＡ，ＬＢ）を求めるか、又は該セグメント（Ａ，Ｂ）の部分の角度長さを求め、そこから各セグメント（Ａ，Ｂ）又はセグメント部分の、先行するセグメント（Ｂ，Ａ）又はセグメント部分に対する長さ比（Ａ／Ｂ，Ｂ／Ａ）を求めて非揮発的に記憶し、
クランク軸の固定的センサ（ＳＫＷ）の故障の際に、カム軸の固定的センサ（ＳＮＷ）のところでのセグメント（Ｎ，Ｎ−１）の通過走行時間に対して計数されたクロックパルス（ＩＮ，ＩＮ−１）を所定の周波数のクロック信号（ｔ）でのカウントによって求め（Ｎ＝Ａ，Ｎ−１＝Ｂ，又はＮ＝Ｂ，Ｎ−１＝Ａ）、
先行するセグメント（Ｎ−１）にて計数されたクロックパルスの数（ＩＮ−１）から現下のセグメント（Ｎ）に対する数を以下の式、
ＩＮ＝ＩＮ×（ＬＮ／ＬＮ−１）
に従って補間し、
商（ＩＮ−１／ＬＮ−１）又は（ＩＮ／ＬＮ）から現下のセグメントに対する模擬されたクランク軸信号の単位（量）毎のクロックパルスの数（Ｉ／°ＫＷ）を予め求め、
引き続いて、先行する基準信号ｅに関する｛ａ′×（Ｉ／°ＫＷ）｝番目又は｛ｂ′×（Ｉ／°ＫＷ）｝番目のパルスによって開始してカム軸エッジ信号ａ又はｂが発生した際に、欠落したクランク軸信号（ｃ，ｄ）および現下のセグメント（Ｎ）に対するクランク軸基準信号（ｅ）の模擬を行い、
これらの模擬においてそれぞれクロック信号（ｔ）の｛Ｐ×（ＬＣ＋ＬＤ）×（Ｉ／°ＫＷ）｝番目のパルス（Ｉ）の際にセグメント（Ｃ）の開始に対する１つの信号（ｃ）を形成し、それぞれクロック信号（ｔ）の｛［Ｐ×（ＬＣ＋ＬＤ）＋ＬＣ］×（Ｉ／°ＫＷ）｝番目のパルス（Ｉ）の際にセグメント（Ｄ，Ｅ）の始端に対する１つの信号（ｄ）を生成し（前記Ｐ＝０，１，２…ｚ−４，ｚ−３）、さらにそれぞれクロック信号（ｔ）の｛３６０×（Ｉ／°ＫＷ）｝番目のパルスの際に１つのクランク軸基準信号（ｅ）を生成することを特徴とする、内燃機関における緊急時制御方法。
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