JPH10169497A - 内燃機関制御のための装置 - Google Patents

内燃機関制御のための装置

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JPH10169497A
JPH10169497A JP9334180A JP33418097A JPH10169497A JP H10169497 A JPH10169497 A JP H10169497A JP 9334180 A JP9334180 A JP 9334180A JP 33418097 A JP33418097 A JP 33418097A JP H10169497 A JPH10169497 A JP H10169497A
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camshaft
angle
internal combustion
combustion engine
crankshaft
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２つのカムシャフトを有する内燃機関におい
てとりわけ迅速な同期が可能であるようにすることであ
る。 【解決手段】 上記課題は、第２のカムシャフトには１
８０°に亘って延在する角度マークを有するカムシャフ
トセンサホイールが配置されており、クランクシャフト
及び第１のカムシャフトのセンサホイールは相互に角度
α１だけずれて回転し、前記第１のカムシャフト及び前
記第２のカムシャフトのセンサホイールは相互に角度α
２だけずれて回転することによって解決される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関制御のため
の装置、とりわけ噴射バルブのための制御信号を形成す
るための及び/又は点火をトリガするための計算装置を
有する内燃機関制御のための装置であって、前記計算装
置では、クランクシャフト及びカムシャフトの角度位置
を相応のセンサ信号の評価によって検出し、センサ信号
を生成するために、前記クランクシャフトに結合され少
なくとも１つの基準マークを有するクランクシャフトセ
ンサホイール及び前記カムシャフトに結合され１８０°
に亘って延在する角度マークを有するカムシャフトセン
サホイールは各測定器によって走査される、燃料噴射制
御及び点火制御のための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子的に制御される噴射及び点火を有す
る多気筒内燃機関においては、いつそしてどのくらいの
燃料がシリンダ毎に噴射されるべきか及び適当な点火時
点はいつかが制御機器で計算される。これらの計算を正
確に行うことができるためには、クランクシャフト乃至
はカムシャフトの各々の位置又は内燃機関の複数のカム
シャフトの各々の位置が分かっていなければならない。
よって、クランクシャフト及びカムシャフトはそれぞれ
のセンサホイールと結合されており、このセンサホイー
ルは特徴的な表面を有し測定器によって走査される、と
いうことは普通であり例えばドイツ特許出願公開第４３
４２７２１８号に記述されている。クランクシャフトセ
ンサホイールはこの場合多数の同一の角度マークを有
し、これらの角度マークは相互に同じ間隔で配置されて
おり、さらにこのクランクシャフトセンサホイールは角
度マークが２つ欠けていることによって形成される基準
マークを有する。カムシャフトセンサホイールは唯一の
角度マークを有し、この角度マークは１８０°の範囲に
亘って延在している。両方のセンサホイールは適当な測
定器によって走査され、この測定器の出力信号は制御機
器において評価される。
【０００３】内燃機関の運転開始後、この制御機器には
クランクシャフト及びカムシャフトの角度位置は知らさ
れない。両方のシャフトが所定の角度だけ回転し基準マ
ークとカムシャフトの少なくとも１つの角度マーク側縁
が検知された後でようやくはじめて同期が行われ、噴射
及び点火のための同相の制御パルスが送出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、２つ
のカムシャフトを有する内燃機関においてとりわけ迅速
な同期が可能であるようにすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題は、第２のカム
シャフトには１８０°に亘って延在する角度マークを有
するカムシャフトセンサホイールが配置されており、ク
ランクシャフト及び第１のカムシャフトのセンサホイー
ルは相互に角度α１だけずれて回転し、前記第１のカム
シャフト及び前記第２のカムシャフトのセンサホイール
は相互に角度α２だけずれて回転することによって解決
される。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の装置は次のような利点を
有する。すなわち、２つのカムシャフトを有する内燃機
関においてとりわけ迅速な同期が可能である。というの
も、クランクシャフト及びカムシャフトにおけるセンサ
ホイールの本発明の配置及び形成によって、内燃機関の
１つの動作サイクルの間に６つの明確な同期ポイントが
現れるからである。本発明の装置は、とりわけ有利には
Ｖ型のシリンダ配置の内燃機関におけるシリンダ検知の
ために使用される。このＶ型のシリンダ配置の内燃機関
では、シリンダは２つのシリンダバンクに配置されてお
り、それぞれのシリンダバンクには所属のセンサホイー
ルを含むカムシャフトが配属されている。
【０００７】本発明のさらに別の利点は、従属請求項の
特徴部分記載の構成によって得られる。この場合、とり
わけ有利には、クランクシャフトとカムシャフトとの間
の同期は、基準マーク乃至はクランクシャフトセンサホ
イールの隙間においてシリンダバンク１又は２における
カムシャフト信号の前記基準マークに所属する位相レベ
ルによって行われるか又はシリンダバンク１又は２にお
ける正の又は負のカムシャフト側縁における同期によっ
て行われる。カムシャフト位相センサのうちの１つが故
障した際には、位相センサ緊急動作が開始され、同期は
この場合残っている他のカムシャフト位相信号だけによ
って行われる。これにより、常に４つの明確な同期ポイ
ントが保持される。
【０００８】クランクシャフトと共に回転するセンサホ
イールを走査するクランクシャフト回転数センサの選択
の際には、シリンダバンク１又は２の正又は負のカムシ
ャフト信号側縁が評価されることによって同様に４つの
明確な同期ポイントが得られる。さらに有利には回転数
センサ緊急動作中にエンジン位置の更新のために４つの
側縁が得られる。
【０００９】エンジンが逆方向に回転する場合には有利
には逆回転検知が行われる。これにより、吸気管が異常
音を出す危険が低減する。エンジンの逆方向回転の際に
はカムシャフト位相センサの正及び負の側縁変化はクラ
ンクシャフト角度１８０°だけずれる。このことからエ
ンジンの逆回転が推論される。
【００１０】可変的なカムシャフト位置変位を有する又
はカムシャフト位置変位の診断を有する内燃機関におい
ては、有利な評価が可能である。というのも、シリンダ
ヘッド毎に２つの信号側縁が存在し、この２つの信号側
縁によってカムシャフト位置変位の実際値が検出される
からである。この実際値は絶えざるカムシャフト位置変
位の制御のために又は診断のために使用されうる。
【００１１】とりわけ有利には、異なる方向に回転する
カムシャフトセンサホイールにおいて２つの機械的に同
一に形成されたセンサホイールが使用される。これは１
種類のセンサホイールだけが製造されればよく、組立の
際の取り付け間違いの危険がない、という利点を有す
る。有利にはこの装置全体は高速スタートシステムとし
て使用される。
【００１２】
【実施例】本発明の実施例を図面に示し、以下の記述に
おいて詳しく説明する。
【００１３】図１には本発明の説明に必要な内燃機関の
構成部分が例示的に図示されている。ここではセンサホ
イールは１０で記されている。このセンサホイール１０
は内燃機関のクランクシャフト１１に固定的に結合され
ており、さらにその周囲部に多数の同一の角度マーク１
２を有する。これらの同一の角度マーク１２の他に基準
マーク１３が設けられている。この基準マーク１３は例
えば２つの角度マークが欠けることによって実現されて
いる。角度マークの数は例えば６０−２個である。
【００１４】第２のセンサホイール１４は内燃機関の第
１のカムシャフト１５と結合されており、その周囲部に
角度マーク１６を有する。この角度マーク１６は１８０
°の角度に亘って延在している。さらに別のセンサホイ
ール１７は内燃機関の第２のカムシャフト１８に結合さ
れており、その周囲部に角度マーク１９を有している。
この角度マーク１９も同様に１８０°の角度に亘って延
在している。２０と２１とによってクランクシャフトと
カムシャフトとの間にある結合関係が示されている。両
方のカムシャフトはクランクシャフトによって駆動さ
れ、これら両方のカムシャフトはクランクシャフト回転
数の半分の回転数で回転する。シリンダがいわゆるＶ型
に配置されているエンジン（Ｖ型エンジン）では一方の
シリンダバンクに１つのカムシャフトが、もう一方のシ
リンダバンクにはもう１つのカムシャフトが配属されて
いる。
【００１５】シリンダバンク毎に複数のカムシャフトを
有する他の内燃機関に対しても同様に本発明の装置は使
用できる。例えば、可変的なカムシャフト位置変位を有
し、吸気バルブ制御用のカムシャフトと排気バルブ制御
用のカムシャフトとを有する内燃機関の場合、本発明の
装置によって付加的にカムシャフト位置変位を検出でき
る。
【００１６】本発明の装置は少なくとも２つのカムシャ
フトを有するエンジン一般において使用され、これらカ
ムシャフトは通常は吸気用カムシャフト及び排気用カム
シャフトである。
【００１７】図１の実施例において、クランクシャフト
及びカムシャフトに配属されるセンサホイールの配置
は、図２に示されているような信号経過が得られるよう
に行われる。この場合、第１のカムシャフトセンサホイ
ールはクランクシャフトセンサホイールに対して角度α
１だけずれて回転する。第２のカムシャフトセンサホイ
ールは第１のカムシャフトセンサホイールに対して角度
α２だけずれて回転し、この際有利にはα２はほぼ１８
０°である。角度α１はほぼ４５°であり、この角度は
角度マーク１６の始端部と基準マーク１３の終端部との
間の角度である。この信号経過に対しては、図２に図示
されている関係が得られる。
【００１８】クランクシャフト及びカムシャフトに配属
されるセンサホイール１０、１４、１７は、適当な測定
器２２、２３、２４、例えば誘導測定器又はホールセン
サによって走査される。角度マークの傍らを通過する際
にこれらの測定器に発生される信号は、直ちに処理され
て制御機器２５に供給されるか又は制御機器２５自体の
中で適当なやり方で初めて処理されるかのいずれかであ
る。この処理の際に有利には方形信号が形成され、この
方形信号の立ち上がり側縁が１つの角度マークの始端部
に相応し、この方形信号の立ち下がり側縁が１つの角度
マークの終端部に相応する。これらの信号乃至はこれら
の信号の個々のパルスの時間的経過は制御機器２５にお
いて回転数検出及びシャフトの角度位置決定のために評
価される。
【００１９】制御機器２５は、ここでは入力側２６しか
図示されていないが、異なる入力側を介して内燃機関の
制御乃至は調整に必要な他の入力パラメータを受け取
る。これらの他の入力パラメータは様々なセンサ２７に
よって測定される。このようなセンサの例としてはエン
ジン温度センサ、スロットルバルブセンサ、吸気管圧力
センサなどである。さらに入力側２８を介して点火オン
信号が供給される。この点火オン信号は点火スイッチ２
９が閉成される際にイグニッションロックの端子Ｋｌ.
１５から供給される。
【００２０】ここには詳しくは図示されてはいない計算
手段乃至はメモリ手段を含む制御機器は出力側に３０及
び３１で示される点火及び噴射のための信号を送出す
る。制御機器２５の電圧給電は通常のやり方でバッテリ
３２によって行われる。このバッテリ３２はスイッチ３
３を介して制御機器２５に接続されている。図１に示さ
れているパラメータによって制御機器２５はクランクシ
ャフト１１及びカムシャフト１５、１８の位置を内燃機
関の動作中にいつでも検出する。クランクシャフト１１
とカムシャフト１５、１８との間の対応関係はカムシャ
フトの位置と個々のシリンダの位置との間の対応関係と
同様に分かっているので、第１の同期ポイントの検知の
後で同期乃至はシリンダ検知が行われる。そして公知の
やり方で噴射及び点火が制御乃至は調整される。
【００２１】図２には、測定器２２、２３、２４から供
給されすでに方向信号に処理されている信号がクランク
シャフト角度αによって示されている。詳しく言えば、
図２ａはクランクシャフトセンサから供給される信号を
示しており、この信号はセンサホイールとして６０−２
個の角度マークを有するホイールを使用する場合に発生
する。２つパルスが欠けていることによって形成される
基準信号はクランクシャフトが回転する毎に１回、すな
わち動作サイクル毎に２回発生する。１〜６の数字の列
は６つの同期ポイントを示す。これらの同期ポイントの
決定を次にさらに詳しく説明する。
【００２２】図２ｂ及び２ｃにはカムシャフトセンサか
ら供給される２つの信号が示されている。「高い」位相
乃至は「低い」位相の長さはそれぞれクランクシャフト
角度３６０°である。というのも、カムシャフトは公知
のようにクランクシャフトの速度の半分の速度で回転す
るからである。クランクシャフトを基準にする角度α１
はクランクシャフト角度９０°である。これは実際には
４５°の角度に相応する。
【００２３】図２ｄには、ソフトウェア内の数え方に従
って、どのシリンダが点火上死点（ＺＯＴ）にあるかを
示し、さらにどのシリンダが負荷変化上死点（ＬＷＯ
Ｔ）にあるかを示す。
【００２４】図２ｅには、どの位相で個々のシリンダに
対して吸気バルブ開かれているか（ＥＶ１，ＥＶ２，
…）が示されている。矢印は点火時点を示す。
【００２５】図２に図示された信号経過は、既述のよう
に、それぞれのシリンダバンクに配属される２つのカム
シャフトを有する６気筒Ｖ型エンジンに１８０°の長さ
の角度マークを有する各センサホイールが使用される場
合に得られる。両方のセンサホイールの位置は、動作サ
イクルを基準にして角度α２有利にはカムシャフト角度
９０°だけ、すなわちクランクシャフト角度１８０°だ
け互いにずらされている。クランクシャフトにおける同
期ポイントに対するセグメント変化の位置は所定の角度
α１有利にはカムシャフト角度４５°乃至はクランクシ
ャフト角度９０°だけずらされている。このセグメント
変化の位置は６０−２個の隙間の後の２番目の角度マー
クから形成される。
【００２６】制御機器２５での信号検出によって、両方
のカムシャフトセンサ信号に対して２つの別々の入力側
が使用される。この２つの別々の入力側は通常のレベル
試問の他に両方のカムシャフトセンサ信号における側縁
変化のインタラプト検出も別個に行うことができる。
【００２７】この装置によって、動作サイクル（クラン
クシャフト角度７２０°）の間に６つの明確な同期ポイ
ントが発生する。同期は、それぞれシリンダバンク１又
は２に配属されるカムシャフト信号１又は２の基準マー
クに所属する位相レベルを使用して、クランクシャフト
信号の基準マーク（隙間）において行われる。さらに別
の同期はシリンダバンク１又は２のカムシャフト信号の
正又は負の側縁において得られる。全体として６つの同
期ポイントが決定される。これらの６つの同期ポイント
によって、ここに記述されたシステムにより高速スター
トを行うことができるようになる。というのも、６つの
同期マークのうちの第１の同期マークに到達した後で同
期を実施するとができるからである。
【００２８】両方のカムシャフト位相センサ２３、２４
のうちの１つが故障した場合には、常に４つの明確な同
期ポイントが生成される。これは、まだ残っている他の
位相信号がクランクシャフトセンサ信号とともに評価さ
れることによる。この場合、クランクシャフト信号の隙
間及びカムシャフト信号の正又は負の側縁の発生も評価
される。
【００２９】回転数センサ、すなわちクランクシャフト
センサ２２が故障した場合には、４つの明確な同期ポイ
ントが両方のカムシャフトセンサ信号の正又は負の側縁
の評価を介して生成される。このいわゆる回転数センサ
の緊急動作の場合でも常に４つの側縁がこの緊急動作に
おけるエンジン位置の更新に使用される。
【００３０】本発明の装置によって、さらに逆回転検知
が可能である。例えばエンストの後でエンジンが逆方向
に回転する場合、いわゆる吸気管が異常音を出す危険が
ある。両方のカムシャフトセンサ信号の正及び負の側縁
変化を評価することによって、この逆回転のために側縁
変化がクランクシャフト角度１８０°だけずれる場合が
検知される。このようなずれが検知されると、制御機器
２５によってエンジンの逆回転が推論され、必要な処置
が講じられる。逆回転が検知された場合には後続の噴射
が阻止され、この結果エンジンは比較的高速に静止状態
に至る。
【００３１】可変的なカムシャフト位置変位を有する又
はカムシャフト位置変位の診断を有する内燃機関におい
ては、本発明の装置によってこのカムシャフト位置変位
の実際値を検出することができる。これは両方のカムシ
ャフトセンサ信号の信号側縁の時間的な経過を互いに関
連づけることによって行われる。この場合、シリンダヘ
ッド毎に２つの信号側縁が存在し、この２つの信号側縁
を介して位置変位の実際値が検出される。この実際値は
絶えざる位置変位の制御又は診断のために使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】測定器と噴射及び点火の制御のための計算が行
われる制御機器とを含むクランクシャフト及びカムシャ
フトの装置の概略図である。
【図２】クランクシャフト角度に関して信号経過を示す
線図である。
【符号の説明】
１０ センサホイール １１ クランクシャフト １２ 角度マーク １３ 基準マーク １４ センサホイール １５ カムシャフト １６ 角度マーク １７ センサホイール １８ カムシャフト １９ 角度マーク ２０ 結合関係 ２１ 結合関係 ２２ 測定器 ２３ 測定器 ２４ 測定器 ２５ 制御機器 ２６ 入力側 ２７ センサ ２８ 入力側 ２９ 点火スイッチ ３０ 点火信号 ３１ 噴射信号 ３２ バッテリ ３３ スイッチ Ｋｌ.１５ イグニッションロックの端子 ＺＯＴ 点火上死点 ＬＷＯＴ 負荷変化上死点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クラウス ヴァルター ドイツ連邦共和国 ビーッティッヒハイム −ビッシンゲン ヴェステントシュトラー セ 71

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 噴射バルブのための制御信号を形成する
    ための及び/又は点火をトリガするための計算装置を有
    する内燃機関制御のための装置であって、 前記計算装置では、クランクシャフト及びカムシャフト
    の角度位置を相応のセンサ信号の評価によって検出し、 センサ信号を生成するために、前記クランクシャフトに
    結合され少なくとも１つの基準マークを有するクランク
    シャフトセンサホイール及び前記カムシャフトに結合さ
    れ１８０°に亘って延在する角度マークを有するカムシ
    ャフトセンサホイールは各測定器によって走査される、
    噴射バルブのための制御信号を形成するための及び/又
    は点火をトリガするための計算装置を有する内燃機関制
    御のための装置において、 第２のカムシャフトには１８０°に亘って延在する角度
    マークを有するカムシャフトセンサホイールが配置され
    ており、クランクシャフト及び第１のカムシャフトのセ
    ンサホイールは相互に角度α１だけずれて回転し、前記
    第１のカムシャフト及び前記第２のカムシャフトのセン
    サホイールは相互に角度α２だけずれて回転することを
    特徴とする計算装置を有する内燃機関制御のための装
    置。
  2. 【請求項２】 計算装置は内燃機関の制御機器であり、 クランクシャフトセンサホイールの基準マークと第１の
    カムシャフトセンサホイールの正の側縁との間の角度α
    １はカムシャフト角度４５°乃至はクランクシャフト角
    度９０°であり、 カムシャフトセンサホイールの正の側縁の間の角度α２
    はカムシャフト角度９０°乃至はクランクシャフト角度
    １８０°であることを特徴とする請求項１記載の内燃機
    関制御のための装置。
  3. 【請求項３】 内燃機関は２つのシリンダバンクを有す
    るＶ型エンジンであり、 それぞれのシリンダバンクにはカムシャフトが配属され
    ていることを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関
    制御のための装置。
  4. 【請求項４】 内燃機関は少なくとも２つのカムシャフ
    トを有するエンジンであり、前記カムシャフトは吸気用
    カムシャフト及び排気用カムシャフトであることを特徴
    とする請求項１又は２記載の内燃機関制御のための装
    置。
  5. 【請求項５】 制御機器（２）は、両方のカムシャフト
    センサ信号供給のための別々の入力側を有し、 レベル試問の他に前記両方のセンサ信号における側縁変
    化のインタラプト検出を別個に行うことを特徴とする請
    求項２、３又は４記載の内燃機関制御のための装置。
  6. 【請求項６】 高速スタート検知が行われ、第１の同期
    ポイントの検知の後で同期が行われ、続く計算において
    前記同期が顧慮されることを特徴とする請求項１〜５ま
    でのうちの１項記載の内燃機関制御のための装置。
  7. 【請求項７】 エラー検知が行われ、該エラー検知によ
    ってクランクシャフトセンサ及び/又はカムシャフトセ
    ンサの故障が検知され、 残っている他の信号が明確な同期ポイント発生のために
    互いに関連づけられることによって同期が行われること
    を特徴とする請求項１〜６までのうちの１項記載の内燃
    機関制御のための装置。
  8. 【請求項８】 制御機器は互いにクランクシャフト角度
    １８０°だけずれているカムシャフト信号の正及び負の
    側縁変化の連続を評価し、側縁変化がクランクシャフト
    角度１８０°だけずれる場合に逆回転が検知されること
    を特徴とする請求項１〜７までのうちの１項記載の内燃
    機関制御のための装置。
  9. 【請求項９】 絶えざるカムシャフトの位置変位を有す
    る及び/又はカムシャフトの位置変位の診断を有する内
    燃機関において、位置変位の実際値は両方のカムシャフ
    トセンサ信号の評価によって検出され、この実際値は絶
    えざるカムシャフトの位置変位の制御の際に又は前記診
    断の際に使用されることを特徴とする請求項１〜８まで
    のうちの１項記載の内燃機関制御のための装置。
  10. 【請求項１０】 カムシャフト位置変位の実際値を検出
    するために、シリンダヘッド毎に２つの信号側縁が評価
    されることを特徴とする請求項８記載の内燃機関制御の
    ための装置。
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