JPH11294236A - クランクシャフト位置にシリンダを同期または対応させる方法 - Google Patents

クランクシャフト位置にシリンダを同期または対応させる方法

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JPH11294236A
JPH11294236A JP11062154A JP6215499A JPH11294236A JP H11294236 A JPH11294236 A JP H11294236A JP 11062154 A JP11062154 A JP 11062154A JP 6215499 A JP6215499 A JP 6215499A JP H11294236 A JPH11294236 A JP H11294236A
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crankshaft
cylinder
synchronization
injection
signal
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JP11062154A
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ローフ ホルガー
Thilo Jahn
ヤーン ティロ
Martin Widmer
ヴィートマー マーティン
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    • F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カムシャフトセンサ信号が供給されない場合
や、カムシャフトセンサが設けられていないかまたは故
障した場合にも、複数のシリンダを備えた内燃機関でシ
リンダが正確にクランクシャフト位置に対応するように
することである。 【解決手段】 回転数上昇が発生しない場合、新たに所
定の角度だけシフトされた暫定的な同期を行い、その際
に上死点にあると考えられるシリンダに対して噴射をト
リガし、回転数上昇が生じたか否かによって新たな同期
を確認する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数のシリンダを
有する内燃機関でのクランクシャフト位置にシリンダを
同期または対応させる方法であって、クランクシャフト
は動作サイクルごとに２回転し、クランクシャフトセン
サは出力信号を送出し、また１つのシリンダの上死点に
対応する基準信号をクランクシャフトの１回転ごとに送
出し、制御装置はクランクシャフトセンサの出力信号を
評価して、クランクシャフトの回転数を求め、噴射信号
を形成し、また基準信号の検出後に暫定的な同期を行
い、当該のシリンダに対するテスト噴射をトリガし、そ
の際に回転数上昇または回転数の進みが生じたか否かに
よって暫定的な同期を確認する、クランクシャフト位置
にシリンダを同期または対応させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】複数のシリンダを備えており、かつクラ
ンクシャフトおよびカムシャフトを有する内燃機関で
は、制御装置でいつどれだけの量の燃料をシリンダごと
に噴射すべきかが計算され、燃料が個々のシリンダに適
正な時点および量で供給されることが保証されなければ
ならない。計算を正しく行うために、内燃機関のクラン
クシャフトまたはカムシャフトのそのつどの位置を検出
しなければならないので、通常はこれらの位置を求める
ためのクランクシャフトセンサおよびカムシャフトセン
サが使用される。ここでクランクシャフトおよびカムシ
ャフトはそれぞれ１つのディスクに接続されており、こ
のディスクは所定の数の角度マークを有している。クラ
ンクシャフトに接続されているディスクは通常ｎ−ｅ個
（例えば６０−２個）の角度マークを有しており、また
この角度マーク２個分の空隙により基準マークが形成さ
れる。カムシャフトに接続されたディスクも同様に角度
マークを有する。２つのセンサディスクは適切なピック
アップを用いて走査され、このピックアップはディスク
表面に相応する出力信号を送出する。
【０００３】４ストロークエンジンでは１つの動作サイ
クルに対してクランクシャフトが２回転する必要がある
ため、通常の場合にはクランクシャフト信号がカムシャ
フトセンサからの信号を用いてシリンダに対応するよう
にされる。カムシャフトセンサが故障しているか、また
はそもそもこのセンサが設けられていない場合には、冗
長的な同期を行うことができる。すなわちクランクシャ
フト信号のみを用いてクランクシャフト信号にシリンダ
を対応させるのである。クランクシャフト信号は各回転
ごとに基準マークを送出するので、クランクシャフト角
度にシリンダを完全に対応させることは不可能である。
このためこのような場合には、ドイツ連邦共和国特許出
願公開第４０４０８２８号公報から公知の内燃機関制御
用制御装置に記載されているように、次のようにして対
応づけを行うことができる。すなわち、基準マークが検
出された場合内燃機関の制御装置からのクランクシャフ
ト信号により、内燃機関の基準マークが検出される際に
上死点にあると仮定されるシリンダへの噴射が行われ
る。制御装置ではさらに続けて内燃機関の回転数がクラ
ンクシャフト信号の所定の信号エッジの評価から求めら
れるため、回転数上昇がテスト調量に基づくものか否か
を確認することができる。回転数上昇がテスト調量の結
果として発生するのは、噴射された燃料が点火された場
合のみである。回転数の進みが点火または燃焼過程に基
づいており、このことが制御装置によって確認される
と、噴射が行われたシリンダは上死点にあることにな
る。これにより同期すなわちクランクシャフト信号への
シリンダの対応づけを行うことができる。
【０００４】クランクシャフト信号に関する全てのシリ
ンダの状態が既知であるため、ドイツ連邦共和国特許出
願公開第４０４０８２８号公報から公知の内燃機関用制
御装置は、噴射が回転数上昇または回転数の進みを発生
させない場合、誤ったシリンダへの噴射が行われたと見
なせることを基礎にしている。この場合同様に、簡単に
３６０゜だけクランクシャフト角度（以下ＫＷと略す
る）がシフトされることにより同期が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、カム
シャフトセンサ信号が供給されない場合や、カムシャフ
トセンサが設けられていないかまたは故障した場合に
も、複数のシリンダを備えた内燃機関でシリンダが正確
にクランクシャフト位置に対応するようにすることであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題は、回転数上昇
が発生しない場合、新たに所定の角度だけシフトされた
暫定的な同期を行い、その際に上死点にあると考えられ
るシリンダに対して噴射をトリガし、回転数上昇が生じ
たか否かによって新たな同期を確認して解決される。
【０００７】
【発明の実施の形態】請求項１の特徴部分に記載の構成
を有する本発明の方法は、周知の解決手段に比べてさら
に信頼性が高く、また比較的大きな頻度で発生するエラ
ー同期を回避することができる利点を有する。この利点
はクランクシャフト信号の基準マークの検出後、上死点
にあると考えられるシリンダ内またはそのシリンダに対
してまず第１のテスト噴射を行うことにより得られる。
テスト噴射後に回転数上昇または回転数の進みが発生す
る場合、同期すなわちクランクシャフト信号のシリンダ
への対応づけが行われる。回転数上昇または回転数の進
みが発生しない場合には、３６０゜だけシフトされた更
なる暫定的な同期が行われる。次に上死点にあると考え
られるシリンダに対して更なるテスト噴射が行われる。
この後再び回転数上昇が発生したか否かがチェックされ
る。発生した場合には最終的な同期が行われる。またも
回転数上昇が認められなかった場合には燃焼が発生しな
かったと見なされ、同期が検出されるかまたはテスト噴
射が許容される所定数に達するまでこの方法が反復され
る。
【０００８】本発明による方法では、正しい時点または
正しいクランクシャフト角度で行われた噴射が点火また
は燃焼に至らない場合にも、エラー同期がトリガされな
いことが保証される。このため本発明による方法は、そ
れ自体は適正な噴射が行われても点火に至らないような
低い温度で使用可能である。テスト噴射は有利にはつね
に同じシリンダに対してトリガされるのではなく、シリ
ンダは均一には負荷されない。これによりさらに有利に
は、１つのシリンダにきわめて多量の燃料が供給される
ことが回避される。テスト噴射のシーケンスは有利には
常に同一のシリンダから開始されなくてもよい。有利に
は冗長的な同期のサーチは別のシリンダでの新たなスタ
ートごとに開始され、その際には多数のシリンダにおい
て他のシリンダに比べて点火能力の劣るシリンダを考慮
することができる。
【０００９】本発明の方法は特に有利にはクランクシャ
フトセンサおよびカムシャフトセンサを有する内燃機関
において、カムシャフトセンサが故障した場合に使用さ
れる。ただし本発明の方法を用いればカムシャフトセン
サは完全に省略することができ、基本的にはクランクシ
ャフト信号とテスト調量の結果とを結合することにより
同期を行うことができる。
【００１０】
【実施例】本発明の実施例を図示し、以下に詳細に説明
する。
【００１１】図１には本発明を説明するのに必要な内燃
機関の構成要素が例示的に示されている。ここでは参照
番号１０でセンサディスクが示されており、このセンサ
ディスクは内燃機関のクランクシャフト１１に固定に接
続されており、周囲に多数の同形の角度マーク１２を有
している。この同形の角度マーク１２のほかに基準マー
ク１３が設けられており、この基準マークは例えば角度
マークが２つ欠落していることにより形成される。同形
の角度マーク１２の数は例えば５８（６０−２）個であ
る。
【００１２】第２のセンサディスク１４は内燃機関のカ
ムシャフト１５に接続されており、周囲に、内燃機関の
位相状態を求めることのできる少なくとも１つの角度マ
ーク１６を有している。参照番号１７でクランクシャフ
ト１１とカムシャフト１５との間の接続が示されてい
る。クランクシャフトは周知のようにカムシャフトの２
倍の速度で回転する。内燃機関の動作サイクルはカムシ
ャフトの１回転またはクランクシャフトの２回転にわた
っている。
【００１３】クランクシャフト１１またはカムシャフト
１５に接続されたセンサディスク１０、１４の図示の構
成は例示的なものであり、他の構成を選択して置換する
こともできる。例えばセンサディスク１４の角度マーク
１６の数または基準マーク１３の数を内燃機関のシリン
ダの数に適合させることができる。本発明は種々の形式
の内燃機関（例えばディーゼル機関およびガソリン機
関）に使用可能である。
【００１４】２つのセンサディスク１０、１４は、ピッ
クアップ１８、１９例えば電磁誘導形のピックアップま
たはホールセンサによって走査される。角度マークの通
過時にピックアップに生じる電圧は制御装置２０に送出
され、この電圧がセンサまたは制御装置内で矩形信号に
変換される。この矩形信号の上昇エッジは例えば角度マ
ークの開始に相応し、下降エッジは角度マークの終了に
相応する。これらの信号または個々のパルスの時間シー
ケンスは制御装置２０内で処理される。センサディスク
およびピックアップを以下センサと称する。
【００１５】制御装置２０は複数の入力側を介して、内
燃機関の制御または閉ループ制御に必要な、相応のセン
サ２１、２２、２３で測定された別の入力量を受け取
る。例えばセンサ２１は機関温度を測定する温度センサ
である。
【００１６】入力側２４を介して、点火ロック２５の端
子Ｋｌ.１５によるスタータ回路の閉成時に送出される
開始信号が制御装置に供給される。
【００１７】少なくとも１つのマイクロプロセッサ３０
とこれに属するメモリ手段とを有する制御装置２０は出
力側で、噴射のための信号を内燃機関例えばディーゼル
機関の（詳細には図示されていない）相応の要素に供給
する。この信号は制御装置２０の出力側２６、２７を介
して送出される。制御装置２０に対する電圧供給は通常
バッテリ２８を用いて行われる。このバッテリはスイッ
チ２９を介して内燃機関の作動中、制御装置２０に接続
されている。
【００１８】図１に示されている装置により、クランク
シャフト１１およびカムシャフト１５の位置が内燃機関
の作動中どんな時点でも検出可能である。カムシャフト
１５の角度位置と個々のシリンダの状態との間の対応関
係と同様に、クランクシャフト１１とカムシャフト１５
との間の対応関係も既知であるので、基準マークの検出
後同期を行うことができ、この同期が行われた後に周知
の手段で内燃機関の制御または噴射の制御が行われる。
【００１９】クランクシャフト１１およびカムシャフト
１５の角度位置の検出のために図２に示されている信号
経過（電圧Ｕ１、Ｕ２）がクランクシャフト角度［゜Ｋ
Ｗ］に関して評価される。クランクシャフト用センサデ
ィスク１０の基準マーク１３は、制御装置２０のマイク
ロプロセッサ３０により、少なくとも連続するトレイリ
ングエッジＲ２とＲ３の間隔が他のトレイリングエッジ
Ｒ１とＲ２の間隔またはＲ３とＲ４の間隔と大きく異な
ることが検出された場合に検出される。トレイリングエ
ッジＲ３の発生時点で、クランクシャフト用センサディ
スク１０の基準マーク１３の位置を表す同期パルスＳＩ
（電圧Ｕ３）が形成される。
【００２０】クランクシャフトセンサおよびカムシャフ
トセンサを有し、完全に機能することのできる装置で
は、付加的にカムシャフトセンサ（ピックアップ１９）
から発生されたパルスを受け取る。このパルスは図２の
ｂに示されている。カムシャフトが１回の動作サイクル
当たり１回しか回転しないので、このパルスまたはこの
パルスのトレイリングエッジＲ５は一義的な同期を行う
のに適している。すなわちこのパルスを用いてクランク
シャフトがどの回転状態にあるかを検出することができ
る。
【００２１】ただし本発明の方法によれば、カムシャフ
トセンサの故障時、すなわち図２のａに示されている信
号が発生しない場合、または簡単な構成の内燃機関でそ
もそもカムシャフトセンサが設けられていない場合で
も、図３に示されている多義的なクランクシャフトセン
サの信号のみによって同期を行うことができる。このた
めに制御信号２０のマイクロプロセッサ３０は、クラン
クシャフトセンサ信号の所定のパルス間の時間間隔、例
えばトレイリングエッジＲ１とＲ２の間の時間間隔を評
価し、回転数に反比例する時間間隔からクランクシャフ
トの回転数を求める。回転数を求めるために適切な信号
エッジを利用することができ、この場合空隙の領域すな
わち基準マークでは特別な評価が必要となる。
【００２２】通常の場合いずれにしても進行する回転数
の検出とクランクシャフトセンサ信号とから図３に示さ
れた方法により同期が行われる。このためにステップＳ
１で所定の判断基準に基づいて、カムシャフトセンサが
故障しているか否かが検出される。ステップＳ１でピッ
クアップ１９からプロージブル信号が制御装置２０に送
出されたことが検出されると、ステップＳ２で通常の同
期がカムシャフトセンサ信号およびクランクシャフトセ
ンサ信号を用いて行われる。これに対してステップＳ１
でカムシャフトセンサが故障しているか、またはピック
アップ１０から送出された信号がプロージブルでないこ
とが検出された場合には、ステップＳ３で非常動作モー
ドに入る。この場合ステップＳ４でクランクシャフトセ
ンサディスクの基準マークすなわち図１の空隙１３が検
出されたか否かがチェックされる。この検出のために制
御装置２０で例えば図２のａのクランクシャフト信号の
トレイリングエッジが相互に比較され、例えば信号エッ
ジＲ２とＲ３の間隔がＲ１とＲ２の間隔および／または
Ｒ３とＲ４の間隔よりもはるかに大きい場合に空隙が認
められる。ステップＳ４で空隙が認められた場合、ステ
ップＳ５で暫定的な同期が行われ、例えば図２のｃのパ
ルスが送出される。
【００２３】ステップＳ５で暫定的な同期が行われた
後、さらにステップＳ６で示されている使用形態に応じ
て変更可能な所定の待機時間が待機される。この変更可
能な待機時間の後、暫定的な噴射が開始される。この噴
射はＳ７で示されているように上死点で開始されるか、
または上死点に対してＫＷが３６０゜シフトされて開始
される。この噴射のために制御装置は構造的な条件に基
づいて上死点にあると考えられるシリンダを選択する。
噴射により燃料が点火された場合、これは回転数の上昇
または回転数の進みに至るので、制御装置２０によって
回転数を評価してこれを求めることができる。ステップ
Ｓ８で回転数の上昇が検出されると、暫定的な同期が最
終的な同期に変換される。ステップＳ９で同期が行わ
れ、内燃機関は続いて通常の手段で制御される。
【００２４】これに対してステップＳ８で回転数の上昇
が認められなかった場合、誤ったシリンダへ噴射が行わ
れたことになる。その場合、暫定的な同期がＫＷで３６
０゜だけ変更され（ステップＳ１２）、再びシリンダの
上死点で噴射の開始が試みられる。ステップＳ７、Ｓ８
は同期が検出され、回転数の上昇が確認されるまで反復
される。この手段により、正しい角度での噴射が（実質
的に）点火に至らなかった場合にも同期できることが保
証される。暫定的な同期の後に行われた噴射が所定の数
に達した場合、ステップＳ１０で更なる噴射が中断さ
れ、ステップＳ１１で冗長的な同期サーチの試みがクラ
ンクシャフト信号によって中断される。
【００２５】噴射は常に同じシリンダで行われるのでは
ないため、図３に示されている方法は、噴射のシフトを
さらに３６０゜の角度で行うことによって補足すること
ができる。ここでのシフトも選択されたシリンダがその
上死点近傍に存在するように選定される。種々のシリン
ダ数で冗長的な同期のサーチを行う際の噴射のシーケン
スは使用形態に応じて変更可能であり、各シリンダが同
期サーチの動作中に噴射されるように構成しなくてはな
らない。４つのシリンダを有する場合のシーケンスは例
えば第１のシリンダ、第４のシリンダ、第３のシリン
ダ、第２のシリンダの順である。評価の際には制御装置
は基本的に記憶されている他の情報、例えば種々のシリ
ンダのいずれを点火するかの要求を考慮することができ
る。
【００２６】本発明の方法は基本的に自己着火式の内燃
機関および外部点火式の内燃機関に適している。ここで
外部点火式の内燃機関では噴射部の他にさらに適合され
た点火部をトリガしなければならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】クランクシャフト、カムシャフト、およびこれ
に属するセンサと内燃機関の制御に必要な計算を行う制
御装置とをあわせた装置を上から見た概略図である。
【図２】クランクシャフト角度についての種々の信号経
過を示す図である。
【図３】本発明の方法の重要なステップを示すフローチ
ャートである。
【符号の説明】
１０、１４ センサディスク １１ クランクシャフト １２、１６ 角度マーク １３ 基準マーク １５ カムシャフト １７ 接続線 １８、１９ ピックアップ ２０ 制御装置 ２１、２２、２３ センサ ２４ 入力側 ２５ 点火ロック ２６、２７ 出力側 ２８ バッテリ ２９ スイッチ ３０ マイクロプロセッサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ティロ ヤーン ドイツ連邦共和国 ルートヴィッヒスブル ク ヴィルヘルムシュトラーセ 59 (72)発明者 マーティン ヴィートマー ドイツ連邦共和国 メークリンゲン ブレ スラウアー シュトラーセ 17

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のシリンダを有する内燃機関でのク
    ランクシャフト位置にシリンダを同期または対応させる
    方法であって、 クランクシャフトは動作サイクルごとに２回転し、 クランクシャフトセンサは出力信号を送出し、また１つ
    のシリンダの上死点に対応する基準信号をクランクシャ
    フトの１回転ごとに送出し、 制御装置はクランクシャフトセンサの出力信号を評価し
    てクランクシャフトの回転数を求め、噴射信号を形成
    し、また基準信号の検出後に暫定的な同期を行い、当該
    のシリンダに対するテスト噴射をトリガし、その際に回
    転数上昇または回転数の進みが生じたか否かによって暫
    定的な同期を確認する、クランクシャフト位置にシリン
    ダを同期または対応させる方法において、 回転数上昇が発生しない場合、新たに所定の角度だけシ
    フトされた暫定的な同期を行い、 その際に上死点にあると考えられるシリンダに対して噴
    射をトリガし、 回転数上昇が生じたか否かによって新たな同期を確認す
    る、ことを特徴とするクランクシャフト位置にシリンダ
    を同期または対応させる方法。
  2. 【請求項２】 暫定的な同期での所定のシフトの値は３
    ６０゜である、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 第１の暫定的な同期の後および／または
    少なくとも１回の別の暫定的な同期の後、所定の待機時
    間が経過した後にはじめて次の噴射をトリガする、請求
    項１または２記載の方法。
  4. 【請求項４】 噴射の反復回数を所定の最大値に制限す
    る、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
  5. 【請求項５】 噴射のシーケンスを選択して、それぞれ
    のシリンダへ噴射を行うか、および／または同期のサー
    チ動作中に全てのシリンダに噴射を行うようにする、請
    求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
  6. 【請求項６】 カムシャフトセンサを有する内燃機関で
    まずカムシャフトセンサ信号がプロージブルであるか否
    かをチェックし、前記信号がプロージブルでなかった場
    合または故障が検出された場合に非常動作モードを活性
    化し、該非常動作モードにおいて請求項１から５までの
    いずれか１項記載の方法を実施する、ことを特徴とする
    クランクシャフト位置にシリンダを同期または対応させ
    る方法。
JP11062154A 1998-03-10 1999-03-09 クランクシャフト位置にシリンダを同期または対応させる方法 Pending JPH11294236A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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DE19810214A DE19810214B4 (de) 1998-03-10 1998-03-10 Verfahren zur Synchronisation einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine
DE19810214.3 1998-03-10

Publications (1)

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11062154A Pending JPH11294236A (ja) 1998-03-10 1999-03-09 クランクシャフト位置にシリンダを同期または対応させる方法

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EP (1) EP0942163B1 (ja)
JP (1) JPH11294236A (ja)
DE (2) DE19810214B4 (ja)

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