DE10329586B4

DE10329586B4 - Kurbelwinkeldetektoreinrichtung für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE10329586B4
Application number: DE10329586.0A
Authority: DE
Inventors: Shiro Yonezawa; Akira Furuta; Yasuyoshi Hori; Hideki Hagari; Tatsuhiko Takahashi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-11-06
Filing date: 2003-07-01
Publication date: 2014-03-20
Anticipated expiration: 2023-07-02
Also published as: US20040083800A1; JP2004156530A; DE10329586A1; US6889540B2; JP3786269B2

Abstract

Kurbelwinkeldetektoreinrichtung für Brennkraftmaschinen, welche aufweist: ein Kurbelsignalflügelrad (16), das sich synchron mit einer Kurbelwelle (17) der Brennkraftmaschine (1) dreht, das auf seinem Umfang mit Zähnen an vorbestimmten Kurbelwinkeln versehen ist, und das einen ersten Abschnitt mit fehlenden Zähnen aufweist, der eine erste vorbestimmte Anzahl fehlender Zähne aufweist, sowie einen zweiten Abschnitt mit fehlenden Zähnen, der eine zweite vorbestimmte Anzahl fehlender Zähne aufweist, die sich von der ersten Anzahl unterscheidet; einen Kurbelwinkelsensor (15), der ein impulsförmiges Kurbelsignalmuster entsprechend den Zähnen abgibt, und in der Nähe des Kurbelsignalflügelrades (16) angeordnet ist; und eine elektronische Steuereinheit (18), welche aufweist: eine Bestimmungswert-Berechnungsvorrichtung zum Berechnen eines Kurbelsignalzeitraums auf Grundlage des Kurbelsignalmusters, und zum Berechnen eines Bestimmungswertes für fehlende Zähne auf Grundlage des berechneten Kurbelsignalzeitraums; eine Bereichsbestimmungsvorrichtung zur Bestimmung, welcher der Bereiche mit fehlenden Zähnen, die vorher eingestellt wurden, dem Bestimmungswert für fehlende Zähne entspricht; und eine Identifizierungsvorrichtung für die Anzahl fehlender Zähne zum Vergleichen mehrerer Bereichsbestimmungswerte, die in einer Zeitsequenz von der Bereichsbestimmungsvorrichtung erhalten werden, mit einem vorbestimmten Unterscheidungsmuster, wobei die Identifizierungsvorrichtung eine Kurbelwinkelbezugsposition auf Grundlage der festgestellten Anzahl an fehlenden Zähnen ermittelt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine in einem Fahrzeug vorgesehene Brennkraftmaschinensteuereinrichtung, und insbesondere eine Kurbelwinkeldetektoreinrichtung für Brennkraftmaschinen.
Eine Kurbelwinkelpositionsdetektorvorrichtung und eine Nockensignaldetektorvorrichtung werden dazu vorgesehen, eine Steuerung der Kurbelwinkelposition der Brennkraftmaschine und Identifizierung eines Zylinders durchzuführen. Die Kurbelwinkelpositionsdetektorvorrichtung ist üblicherweise so ausgebildet, dass sie ein Signal alle 10° CA (Kurbelwinkel) zur Verfügung stellt, um die Winkelsteuerung mit hervorragender Genauigkeit durchzuführen. Zusätzlich wurden Einrichtungen vorgeschlagen, die in einer frühen Stufe eine Identifizierung eines Zylinders durchführen, um das Startverhalten zu verbessern, und im Falle einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine wird die Identifizierung eines Zylinders im Abstand von einem Zündtakt (180° CA) durchgeführt.
Eine Einrichtung, wie sie beispielsweise im japanischen offengelegten Patent JP H11-315748 A beschrieben wird, stellt eine herkömmliche Kurbelwinkelpositionsdetektoreinrichtung für Brennkraftmaschinen dar.
Die Kurbelwinkelpositionsdetektorvorrichtung bei dieser Einrichtung verwendet ein Signal von 10° CA, und ist in Kurbelwinkelbezugspositionen (fehlende Zähne) an zwei Orten vorgesehen, alle 180° CA, bei einer Kurbelwellenumdrehung (Periode von 360° CA).
Weiterhin sind Identifizierungssignale für einen bis vier Zylinder alle 180° CA bei zwei Kurbelwellenumdrehungen (Periode von 720° CA) als Nockensignale vorgesehen.
Die Kurbelwinkelorte werden von der vorstehend geschilderten Kurbelwinkeldetektorvorrichtung festgestellt, und die Identifizierung eines Zylinders wird im Bezug auf die Anzahl an Signalen zur Identifizierung eines Zylinders in einer Periode von 180° des Nockensignals durchgeführt. Die Anzahl an Signalen zur Identifizierung eines Zylinders in der Periode von 180° CA des Nockensignals ist für jeden der Zylinder verschieden, wodurch es ermöglicht wird, die Zylinder in jedem Zündtaktintervall zu identifizieren. Darüber hinaus kann eine derartige Anordnung eine Identifizierung eines Zylinders durchführen, selbst dann, wenn sich die Nockenphase infolge einer VVT (verstellbaren Ventileinstellung) ändert.
In Fällen, bei welchen eine unterschiedliche Anzahl an Signalen zur Identifizierung eines Zylinders für jeden Zylinder in dem Nockensignal einer Brennkraftmaschine mit VVT vorgesehen ist, ist es erforderlich, Signale zur Identifizierung eines Zylinders, die gleich der Anzahl an Zylindern sind, während eines relativ kleinen Winkelabstands vorzusehen, um die Identifizierung eines Zylinders zu erreichen, selbst wenn sich der Nockenwellenwinkel infolge der VVT ändert, jedenfalls bei einer herkömmlichen Einrichtung, wie sie voranstehend beschrieben wurde. Der Abstand zwischen Signalen wird klein, wenn der Durchmesser eines Nockensignalflügels klein ist, und daher tritt das Problem auf, dass das Signal zur Identifizierung eines Zylinders nicht von der Nockensignaldetektorvorrichtung erfasst werden kann.
Weiterhin nimmt die Anzahl an Signalen zur Identifizierung eines Zylinders des Nockensignals zu, wenn mehr Zylinder vorgesehen sind, so dass der Signalabstand immer kleiner wird, und tritt dann das Problem auf, dass die Erfassung des Signals zur Identifizierung eines Zylinders nicht von der Nockensignaldetektorvorrichtung durchgeführt werden kann.
Die japanische Patentschrift JP H11-287 150 A offenbart eine Kurbelwinkeldetektoreinrichtung für Brennkraftmaschinen, bei der die Genauigkeit der Bestimmung des Kurbelwinkels, selbst wenn die Motorrotation stark schwankt, gesichert ist. Nachdem das Kurbeln gestartet wurde und die erste Zylinderbestimmung beendet ist, zählt ein Kurbelsignalzähler immer dann hoch, wenn ein Kurbelsignal hereinkommt. Dabei hat das Kurbelsignal zwei Arten von Referenzsignalen, nämlich wenn es nur einen fehlenden Zahn in einem Flügelrad gibt, und wenn es zwei aufeinander folgende fehlende Zähne in dem Flügelrad gibt. Wenn die fehlenden Zähne detektiert werden und wenn das folgende Kurbelsignal detektiert wird, wird jenes Kurbelsignal und die Zyklen der vorhergehenden Kurbelsignale verglichen. Somit wird bestimmt, ob es einen oder zwei fehlende Zähne gibt und daraus wird die Kurbelwinkelposition bestimmt.
Ferner zeigt die österreichische Patentschrift AT 34 809 E ein Verfahren zur Messung des Alterns eines Verbrennungsmotors und zur Regelung seines Betriebes, wobei auf einer Scheibe Winkelfenster bestimmt werden. Ausgehend von einer Taktfrequenz werden durch digitale Verarbeitung Durchgangszeiten dieser verschiedenen Fenster berechnet und ihre Summe bei einer Umdrehung ermittelt.
Die DE 196 38 338 A1 offenbart ferner eine Geberanordnung zur schnellen Zylindererkennung bei einer mehrzylindrischen Brennkraftmaschine, bei der mit der Kurbel- und Nockenwelle jeweils eine Geberscheibe verbunden ist. Die Kurbelwellen-Geberscheibe weist eine Vielzahl gleichartiger Winkelmarken und wenigstens zwei Bezugsmarken auf, und wird mit Hilfe geeigneter Aufnehmer abgetastet. Aus dem sich ergebenden Signalverlauf mit charakteristischer Pulsfolge kann das Steuergerät der Brennkraftmaschine nach dem Start schnell die richtige Zylinderlage ermitteln und eine Synchronisation auslösen.
Des Weiteren lehrt die DE 100 48 169 A1 einen Drehwinkelgeber zur Erfassung der Winkelstellung einer Welle und einem mit der Welle mechanisch gekoppelten Geberrad, wobei über den Umfang des Geberrades verteilt zahlreiche Markierungen eines ersten Typs angeordnet sind. Diese Markierungen des ersten Typs sind durch einen Sensor erfassbar und ermöglichen eine relative Drehwinkelbestimmung. Ferner sind über den Umfang des Geberrades mehrere Markierungen eines zweiten Typs angeordnet, die ebenfalls durch einen Sensor erfassbar sind, um die Bestimmung des absoluten Drehwinkels oder der Phasenlage der Welle zu ermöglichen oder eine Auswahl eines Brennraums für die Kraftstoffeinspritzung zu erlauben.
Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der voranstehend geschilderten Probleme entwickelt, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Kurbelwinkeldetektoreinrichtung für Brennkraftmaschinen, welche Informationen vereinfachen kann, die bei Nockensignalflügeln vorhanden sein müssen, um eine Identifizierung eines Zylinders durchzuführen, durch Einrichten einer Zylindergruppenidentifizierungsvorrichtung (fehlende Zähne) in dem Kurbelsignalflügelrad.
Eine Kurbelwinkeldetektoreinrichtung für Brennkraftmaschinen gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf: ein Kurbelsignalflügelrad, das sich synchron mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine dreht, und mit Zähnen auf seinem Umfang in vorbestimmten Kurbelwinkeln versehen ist, sowie mit einem ersten Abschnitt mit fehlenden Zähnen, in dem eine erste vorbestimmte Anzahl an Zähnen fehlt, und einem zweiten Abschnitt mit fehlenden Zähnen, bei dem eine zweite vorbestimmte Anzahl an Zähnen fehlt. Weiterhin weist die Kurbelwinkeldetektoreinrichtung einen Kurbelwinkelsensor auf, der ein impulsförmiges Kurbelsignalmuster entsprechend den Zähnen ausgibt, und in der Nähe des Kurbelsignalflügelrades angeordnet ist; sowie eine elektronische Steuereinheit, welche aufweist: eine Bestimmungswertberechnungsvorrichtung zum Berechnen einer Kurbelsignalperiode oder eines Kurbelsignalzeitraums auf Grundlage des Kurbelsignalmusters, und zum Berechnen eines Bestimmungswertes für fehlende Zähne auf Grundlage der berechneten Kurbelsignalperiode oder des berechneten Kurbelsignalzeitraums; eine Bereichsbestimmungsvorrichtung zur Bestimmung, welcher von den Bereichen mit fehlenden Zähnen, die vorher vorgesehen wurden, dem Bestimmungswert für fehlende Zähne entspricht; und eine Identifizierungsvorrichtung für die Anzahl fehlender Zähne zum Vergleichen mehrerer Bereichsbestimmungswerte, die in einer Zeitabfolge von der Bereichsbestimmungsvorrichtung erhalten werden, mit einem vorbestimmten Unterscheidungsmuster, wodurch eine Kurbelwinkelbezugsposition auf Grundlage der festgestellten Anzahl an fehlenden Zähnen erfasst wird. Hierdurch wird das Ausmaß der Freiheit zur Feststellung fehlender Zähne vergrößert.
Eine Kurbelwinkeldetektoreinrichtung für Brennkraftmaschinen gemäß einem anderen, nicht beanspruchten Aspekt weist auf: ein Kurbelsignalflügelrad, das sich synchron mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine dreht, und mit Zähnen auf seinem Umfang in vorbestimmten Kurbelwinkels versehen ist, wobei mehrere Abschnitte mit fehlenden Zähnen vorgesehen sind, und zumindest die Anzahl an Zähnen, die zwischen einem Bezugsabschnitt für fehlende Zähne und zumindest einem benachbarten Abschnitt mit fehlenden Zähnen vorhanden ist, sich von der Anzahl an Zähnen unterscheidet, die zwischen anderen Abschnitten mit fehlenden Zähnen vorhanden sind. Weiterhin weist die Kurbelwinkeldetektoreinrichtung einen Kurbelwinkelsensor auf, der ein impulsförmiges Kurbelsignalmuster entsprechend den Zähnen ausgibt, und in der Nähe des Kurbelsignalflügelrades angeordnet ist; sowie eine elektronische Steuereinheit, welche die Anzahl an Zähnen zwischen den Abschnitten mit fehlenden Zähnen auf Grundlage des Kurbelsignalmusters feststellt, und eine Bezugsposition für den Kurbelwinkel detektiert. Dies führt dazu, dass der Kurbelwinkel berechnet werden kann.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile hervorgehen. Es zeigt:
1 den Aufbau einer Kurbelwinkeldetektoreinrichtung für Brennkraftmaschinen gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
2 ein Kurbelsignalflügelrad einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
3 ein Kurbelsignalmuster der Vierzylinder-Brennkraftmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
4 ein Flussdiagramm des Betriebsablaufs der Kurbelwinkeldetektoreinrichtung für Brennkraftmaschinen gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
5 ein Flussdiagramm des Betriebsablaufs einer Kurbelwinkeldetektoreinrichtung für Brennkraftmaschinen gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
6 eine Darstellung eines Bereichs mit fehlenden Zähnen während der Identifizierung der Anzahl an fehlenden Zähnen durch die Kurbelwinkeldetektoreinrichtung für Brennkraftmaschinen gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
7 eine Darstellung eines Kennfeldes zum Identifizieren der Anzahl an fehlenden Zähnen einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
8 eine Darstellung eines Kurbelsignalflügelrades einer Sechszylinder-Brennkraftmaschine gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
9 eine Darstellung eines Kurbelsignalmusters der Sechszylinder-Brennkraftmaschine gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
10 eine Darstellung eines Kennfeldes zum Identifizieren der Anzahl an fehlenden Zähnen einer Sechszylinder-Brennkraftmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung;
11 eine Darstellung eines Kurbelsignalmusters der Sechszylinder-Brennkraftmaschine gemäß einem anderen Beispiel für Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung;
12 eine Darstellung eines Kurbelsignalflügelrades einer Dreizylinder-Brennkraftmaschine gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung;
13 eine Darstellung eines Kurbelsignalmusters der Dreizylinder-Brennkraftmaschine gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung;
14 eine Darstellung eines Kurbelsignalmusters einer Dreizylinder-Brennkraftmaschine gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung;
15 eine Darstellung eines Kurbelsignalmusters einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung;
16 ein Flussdiagramm des Betriebsablaufs der Kurbelwinkeldetektoreinrichtung für Brennkraftmaschinen gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung;
17 eine Darstellung eines Kurbelsignalmusters einer Sechszylinder-Brennkraftmaschine gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung; und
18 eine Darstellung eines Kurbelsignalmusters einer Dreizylinder-Brennkraftmaschine gemäß einem anderen Beispiel für Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung.
Anhand der Ausführungsform 1 wird ein Verfahren zur Feststellung der Anzahl an fehlenden Zähnen in Bezug auf den Bereich eines Identifizierungswertes K für fehlende Zähne bei einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine erläutert, und anhand von Ausführungsform 2 wird entsprechend ein Verfahren zur Bestimmung der Anzahl an fehlenden Zähnen unter Verwendung eines Kennfeldes zum Identifizieren der Anzahl an fehlenden Zähnen für eine Vierzylinder-Brennkraftmaschine erläutert.
Weiterhin wird anhand der Ausführungsform 3 ein Verfahren zur Feststellung der Anzahl an fehlenden Zähnen in Bezug auf den Bereich eines Identifizierungswertes K für fehlende Zähne einer Sechszylinder-Brennkraftmaschine erläutert, und entsprechend anhand von Ausführungsform 4 ein Verfahren zur Bestimmung der Anzahl an fehlenden Zähnen unter Verwendung eines Kennfeldes zum Identifizieren der Anzahl an fehlenden Zähnen für eine Sechszylinder-Brennkraftmaschine erläutert.
Weiterhin wird anhand der Ausführungsform 5 ein Verfahren zur Feststellung der Anzahl an fehlenden Zähnen in Bezug auf den Bereich eines Identifizierungswertes K für fehlende Zähne einer Dreizylinder-Brennkraftmaschine erläutert, und anhand von Ausführungsform 6 entsprechend ein Verfahren zur Bestimmung der Anzahl an fehlenden Zähnen unter Verwendung eines Kennfeldes zum Identifizieren der Anzahl an fehlenden Zähnen für eine Dreizylinder-Brennkraftmaschine erläutert.
Weiterhin wird anhand der Ausführungsform 7 ein Verfahren zur Feststellung der Anzahl an fehlenden Zähnen in Bezug auf den Bereich des Identifizierungswertes K für fehlende Zähne einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine erläutert, für solche Fälle, bei denen fehlende Zähne an zwei Orten in jedem Zündtaktintervall vorhanden sind, und wird anhand von Ausführungsform 8 ein Verfahren zur Feststellung der Anzahl an fehlenden Zähnen in Bezug auf den Bereich des Identifizierungswertes K für fehlende Zähne einer Sechszylinder-Brennkraftmaschine und einer Dreizylinder-Brennkraftmaschine für solche Fälle erläutert, bei welchen fehlende Zähne an zwei Orten in jedem Zündtaktintervall vorhanden sind.
Ausführungsform 1
Eine Kurbelwinkeldetektoreinrichtung für Brennkraftmaschinen gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt den schematischen Aufbau der Brennkraftmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. Es wird darauf hingewiesen, dass in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Abschnitte bezeichnen.
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Brennkraftmaschine, 2 einen Luftfilter, 3 einen Luftflusssensor, 4 ein Ansaugrohr, 5 eine Drosselklappe, 6 einen Injektor, 7 ein Auspuffrohr, und 8 einen Sauerstoffsensor (O₂-Sensor). Das Bezugszeichen 9 bezeichnet einen Katalysator, 10 eine Zündspule, 11 eine Zündkerze, 12 einen Nockensignalsensor, und 13 ein Nockensignalflügelrad. Das Bezugszeichen 14 bezeichnet eine Nockenwelle, 15 einen Kurbelwinkelsensor, 16 ein Kurbelsignalflügelrad, 17 eine Kurbelwelle, und 18 eine elektronische Steuereinheit (ECU). Es wird darauf hingewiesen, dass 1 auch bei den Erläuterungen der Vierzylinder-, Sechszylinder- und Dreizylinder-Brennkraftmaschinen herangezogen werden kann, bei jeder der folgenden Ausführungsformen.
2 zeigt ein Kurbelsignalflügelrad einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
Zähne (Vorsprünge) sind bei dem Kurbelsignalflügelrad 16 alle 10° CA über insgesamt 360° CA vorgesehen. Weiterhin ist ein Abschnitt mit fehlenden Zähnen von 20° CA (ein fehlender Zahn) sowie ein Abschnitt mit fehlenden Zähnen über 30° (zwei fehlende Zähne) alle 180° CA vorgesehen.
Der Betriebsablauf der Kurbelwinkeldetektoreinrichtung für Brennkraftmaschine gemäß Ausführungsform 1 wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
3 zeigt ein Kurbelsignalmuster der Vierzylinder-Brennkraftmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
Das in 3 gezeigte Kurbelsignalmuster wird von dem Kurbelwinkelsensor 15 erfasst, und der elektronischen Steuereinheit 18 zugeführt. Das Kurbelsignalmuster ist eine Ausgangssignalform des Kurbelwinkelsensors 15 in Bezug auf die Zähne des in 2 gezeigten Kurbelsignalflügelrades 16.
Die elektronische Steuereinheit 18 ist so eingestellt, dass sie den Zeitpunkt der abfallenden Flanke des Kurbelsignals detektiert, und für jede abfallende Flanke eine Berechnungsverarbeitung durchführt.
Die elektronische Steuereinheit 18 führt Berechnungen des Identifizierungswertes K für fehlende Zähne durch, der nachstehend erläutert wird, für jede Kurbelsignalerfassung, und die Feststellung der Anzahl an fehlenden Zähnen wird in Bezug auf den Bereich des Identifizierungswertes K für fehlende Zähne durchgeführt. K = (Tn-1)²/{(Tn-2)·Tn}
Tn bezeichnet den momentanen Kurbelsignalzeitraum, Tn-1 bezeichnet den vorherigen Kurbelsignalzeitraum, und Tn-2 bezeichnet den Kurbelsignalzeitraum vor dem vorherigen Kurbelsignalzeitraum.
Für K < 2,25 wird kein fehlender Zahn festgestellt. Für 2,25 ≤ K < 6,25 wird ein fehlender Zahn festgestellt. Für K ≥ 6,25 werden zwei fehlende Zähne festgestellt.
Ein Verfahren zur Feststellung fehlender Zähne wird anhand von 3 erläutert. Es wird darauf hingewiesen, dass der hier verwendete Begriff Kurbelsignalzeitraum einfach das Verhältnis von Winkelabständen bezeichnet.
Ist das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 1 bis 6, dann gilt Tn-2 = 1, Tn-1 = 1, und Tn = 1, und daher K = 1²÷(1 × 1) = 1. Dies entspricht einem Fall mit K < 2,25, und daher werden keine fehlenden Zähne festgestellt.
Ist das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 7, dann gilt Tn-2 = 1, Tn-1 = 1, und Tn = 3, und daher K = 1²÷(1 × 3) = 0,33. Dies entspricht einem Fall mit K < 2,25, so dass keine fehlenden Zähne festgestellt werden.
Wenn das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 8 ist, dann gilt Tn-2 = 1, Tn-1 = 3, und Tn = 1, und daher K = 3²÷(1 × 1) = 9. Dies entspricht einem Fall mit K ≥ 6,25, und daher werden zwei fehlende Zähne festgestellt.
Die Erfassung von zwei fehlenden Zähnen wird mit einem Kurbelsignal durchgeführt, das sich in der Position von 8 befindet, und daher wird die Winkelposition ermittelt als 375° CA (75° CA vor dem oberen Totpunkt), und wird die Zylindergruppe als A festgestellt.
Entsprechend ist, wenn das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 25 ist, darin Tn-2 = 1, Tn-1 = 2, und Tn = 1, und daher gilt K = 2²÷(1 × 1) = 4. Dies entspricht einem Fall mit 2,25 ≤ K < 6,25, und daher wird ein fehlender Zahn festgestellt.
Die Erfassung eines fehlenden Zahnes wird mit einem Kurbelsignal von 25 durchgeführt, und daher wird die Winkelposition festgestellt als B75° CA, und wird als Zylindergruppe die Gruppe B ermittelt.
4 ist ein Flussdiagramm des Betriebsablaufs der Kurbelwinkeldetektoreinrichtung für Brennkraftmaschinen gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
Zuerst berechnet die elektronische Steuereinheit 18 einen Kurbelwinkelzeitraum im Schritt 101.
Der Kurbelwinkelzeitraum Tn zu diesem Zeitpunkt wird daher folgendermaßen berechnet: Tn = (momentaner Kurbelsignaldetektorzeitpunkt) – (vorheriger Kurbelsignaldetektorzeitpunkt)
Der Identifizierungswert für fehlende Zähne wird dann aus dem Kurbelsignalzeitraum im Schritt 102 berechnet.
Der Identifizierungswert K für fehlende Zähne wird daher folgendermaßen berechnet. K = (vorheriger Kurbelsignalzeitraum)²/{(Kurbelsignalzeitraum vor vorherigem Kurbelsignalzeitraum)·(momentaner Kurbelsignalzeitraum)}
Dann wird im Schritt 103 die Identifizierung der Anzahl an fehlenden Zähnen durchgeführt. Ist der Identifizierungswert K für fehlende Zähne < 2,25, so wird festgestellt, dass keine fehlenden Zähne vorhanden sind. Für 2,25 ≤ K < 6,25 wird ein fehlender Zahn festgestellt. Für K ≥ 6,25 werden zwei fehlende Zähne festgestellt.
In Fällen, in denen auf diese Weise fehlende Zähne identifiziert werden, wird die Kurbelwinkelbezugsposition (B75° CA) ermittelt, und kann die Identifizierung einer Zylindergruppe in Bezug auf die festgestellte Anzahl fehlender Zähne durchgeführt werden.
Bei der Ausführungsform 1 können der Kurbelwinkel und die Zylindergruppen A und B in Bezug auf das Kurbelsignal festgestellt werden. Bei einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine kann daher die Identifizierung eines Zylinders dadurch durchgeführt werden, dass zwei Arten von Informationen (Signale zur Identifizierung eines Zylinders) bei dem Nockensignalflügelrad vorgesehen werden, wodurch die Nockensignalflügelradinformation vereinfacht werden kann.
Ausführungsform 2
Eine Kurbelwinkeldetektoreinrichtung für Brennkraftmaschinen gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Der Aufbau der Kurbelwinkeldetektoreinrichtung für Brennkraftmaschinen gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung ist ähnlich wie bei der Ausführungsform 1, die voranstehend beschrieben wurde.
Die elektronische Steuereinheit 18 führt die Berechnung der nachstehend angegebenen Identifizierungsausdrücke für jede Erfassung des Kurbelsignals durch, und die Feststellung der Anzahl an fehlenden Zähnen wird in Bezug auf den Bereich des Identifizierungswertes durchgeführt. K1 = (Tn-1)/(Tn-2) K2 = (Tn-1)/Tn K = (K1 + K2)/2
Hierbei bezeichnet Tn den momentanen Kurbelsignalzeitraum, Tn-1 den vorherigen Kurbelsignalzeitraum, und Tn-2 den Kurbelsignalzeitraum vor dem vorherigen Kurbelsignalzeitraum.
Ein Verfahren zur Feststellung fehlender Zähne wird nachstehend anhand 3 erläutert. Es wird darauf hingewiesen, dass der hier verwendete Begriff Kurbelsignalzeitraum einfach das Verhältnis von Winkelabständen bezeichnet.
6 zeigt einen Bereich mit fehlenden Zähnen beim Identifizieren der Anzahl an fehlenden Zähnen bei einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine. 7 zeigt ein Kennfeld für die Anzahl an fehlenden Zähnen für die Vierzylinder-Brennkraftmaschine.
In 7 sind mit den Bezugszeichen „D/E”, „A/B”, „B/C/D” drei Arten von Bereichsbezugswerten bezeichnet, wobei die beiden Bereichsbezugswerte „A/B” und „B/C/D” eine Duplizierung des Bereichs „B” sind. Die Toleranz der Messung gegenüber Störungen wird durch diese Art von Aufbau wesentlich vergrößert, und selbst bei plötzlichen Drehzahländerungen (Änderungen der Winkelgeschwindigkeit) der Brennkraftmaschine und dergleichen wird die Verlässlichkeit der Identifizierung fehlender Zähne wesentlich verbessert. Dies gilt entsprechend auch für 10.
Weiterhin werden ein Muster „ein fehlender Zahn” sowie ein Muster „zwei fehlende Zähne” in 7 für Elemente verwendet, die Differenzen der Anzahl an Zähnen feststellen, die zwischen fehlenden Zähnen vorhanden sind, also „n-1 bis n-16 = 16 Zähne” und „n-1 bis n-15 = 15 Zähne”. Durch diese Art von Anordndung können die Genauigkeit und die Verlässlichkeit der Feststellung fehlender Zähne beträchtlich verbessert werden. Dies gilt entsprechend auch für 10.
Die Entsprechung zwischen dem Identifizierungswert K für fehlende Zähne und den Bereichen A, B, C, D und E mit fehlenden Zähnen ist folgendermaßen. Für K < 1,5 ist der Bereich mit fehlenden Zähnen der Bereich A. Für 1,5 ≤ K < 2 ist der Bereich mit fehlenden Zähnen gleich B. Für 2 ≤ K < 2,5 ist der Bereich mit fehlenden Zähnen gleich C, und für 2,5 ≤ K < 3 ist der Bereich mit fehlenden Zähnen gleich D. Weiterhin ist für K ≥ 3 der Bereich mit fehlenden Zähnen gleich E.
Ist das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 1 bis 6, dann gilt Tn-2 = 1, Tn-1 = 1, und Tn = 1, woraus sich ergibt K1 = 1/1 = 1, K2 = 1/1 = 1, und K = (1 + 1)/2 = 1. Dies entspricht einem Fall mit K < 1,5, so dass der Bereich A mit fehlenden Zähnen festgestellt wird.
Ist das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 7, dann gilt Tn-2 = 1, Tn-1 = 1, und Tn = 3, und daher K1 = 1/1 = 1, K2 = 1/3 = 0,33, und K = (1 + 0,33)/2 = 0,67. Dies entspricht einem Fall mit K < 1,5, so dass der Bereich A mit fehlenden Zähnen festgestellt wird.
Ist das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 8, dann gilt Tn-2 = 1, Tn-1 = 3, und Tn = 1, und daher K1 = 3/1 = 3, K2 = 3/1 = 3, und K = (3 + 3)/2 = 3. Dies entspricht einem Fall mit K ≥ 3, so dass der Bereich E mit fehlenden Zähnen festgestellt wird.
Bei der voranstehenden Ausführungsform 1 wird die Feststellung von zwei fehlenden Zähnen durchgeführt, wenn sich das Kurbelsignal in der Position von 8 befindet, jedoch ist bei der Ausführungsform 2 die Erfassung fehlender Zähne implementiert unter Verwendung des Identifizierungskennfeldes für die Anzahl fehlender Zähne (Unterscheidungsmuster) von 7 für solche Fälle, in welcher der Verteilungsbereich des festgestellten Bereichs mit fehlenden Zähnen (Bereichidentifizierungswert) mit dem Kennfeld zur Identifizierung der Anzahl an fehlenden Zähnen übereinstimmt. Wird der zu diesem Zeitpunkt identifizierte Bereich mit fehlenden Zähnen mit n bezeichnet, dann liegt er zu diesem Zeitpunkt in dem Bereich A mit fehlenden Zähnen, wenn das Kurbelsignal zwischen n-7 und n-1 liegt, und liegt in dem Bereich E mit fehlenden Zähnen, wenn das Kurbelsignal gleich n ist. Allerdings wird eine Identifizierung nicht für Bereiche durchgeführt, die eine Anzahl aufweisen, welche dem Kennfeld genügt, und daher ist die Erfassung fehlender Zähne nicht implementiert.
Entsprechend gilt, wenn das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 9 ist, Tn-2 = 3, Tn-1 = 1, und Tn = 1, und daher K1 = 1/3 = 0,33, K2 = 1/1 = 1, und K = (0,33 + 1)/2 = 0,67. Dies entspricht dem Fall mit K < 1,5, und daher wird der Bereich A mit fehlenden Zähnen festgestellt.
Ist das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 10–23, dann gilt Tn-2 = 1, Tn-1 = 1, und Tn = 1, und daher K1 = 1/1 = 1, K2 = 1/1 = 1, und K = (1 + 1)/2 = 1. Dies entspricht dem Fall mit K < 1,5, und daher wird der Bereich A mit fehlenden Zähnen festgestellt.
Ist das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 24, dann gilt Tn-2 = 1, Tn-1 = 1, und Tn = 2, und daher K1 = 1/1 = 1, K2 = 1/2 = 0,5, und K = (1 + 0,5)/2 = 0,75. Dies entspricht dem Fall mit K < 1,5, und daher wird der Bereich A mit fehlenden Zähnen festgestellt.
Bei Kurbelsignalpositionen von 16 bis 24 ist die Nummer des vorher identifizierten Bereichs mit fehlenden Zähnen größer oder gleich 16, so dass die Identifizierung des Bereichs mit der Nummer durchgeführt wird, welche dem Kennfeld genügt. Allerdings sind sämtliche Bereiche der Bereich A mit fehlenden Zähnen, und daher stimmt der Verteilungsbereich des Bereichs mit fehlenden Zähnen (Bereichidentifizierungswert) mit dem dritten Kennfeld zur Identifizierung der Nummer oder Anzahl an fehlenden Zähnen (Unterscheidungsmuster) überein, und wird die Anzahl oder Nummer an fehlenden Zähnen festgestellt als „keine”.
Ist das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 10–25, dann gilt Tn-2 = 1, Tn-1 = 2, und Tn = 1, und daher K1 = 2/1 = 2, K2 = 2/1 = 2, und K = (2 + 2)/2 = 2. Dies entspricht dem Fall mit 2 ≤ K < 2,5, und daher wird der Bereich C mit fehlenden Zähnen festgestellt.
Ist hier das Kurbelsignal gleich n-17, so ist es verteilt auf den Bereich E mit fehlenden Zähnen, und beträgt das Kurbelsignal von n-16 bis n-1, so ist es im Bereich A mit fehlenden Zähnen verteilt. Der Verteilungsbereich des Bereichs mit fehlenden Zähnen (Bereichsidentifizierungswert) stimmt daher mit dem ersten Kennfeld zur Identifizierung für fehlende Zähne (Unterscheidungsmuster) überein, und die Anzahl an fehlenden Zähnen wird festgestellt „eins”.
Die Feststellung eines fehlenden Zahns wird mit einem Kurbelsignal von 25 durchgeführt, und daher wird die Winkelposition festgestellt als B75° CA, und die Zylindergruppe als B ermittelt.
Die Erfassung von zwei fehlenden Zähnen wird nicht mit dem ursprünglichen Kurbelsignal von 8 durchgeführt, sondern mit dem nächsten Kurbelsignal von 8 wird die Identifizierung des Bereichs mit jener Nummer oder Anzahl durchgeführt, welche dem voranstehend erwähnten Kennfeld entspricht. Ist das Kurbelsignal gleich n-16, so ist es auf den Bereich C mit fehlenden Zähnen verteilt, und liegt das Kurbelsignal zwischen n-15 und n-1, so ist es auf den Bereich A mit fehlenden Zähnen verteilt. Ist das Kurbelsignal gleich n, so ist es auf den Bereich mit E mit fehlenden Zähnen verteilt. Der Verteilungsbereich des Bereichs mit fehlenden Zähnen (Bereichsidentifizierungswert) stimmt daher mit dem zweiten Kennfeld zum Identifizieren von der Anzahl an fehlenden Zähnen (Unterscheidungsmuster) überein, und die Anzahl an fehlenden Zähnen wird zu „2” festgestellt.
Die Erfassung von zwei fehlenden Zähnen wird mit dem nächsten Kurbelsignal von 8 durchgeführt, und daher wird die Winkelposition festgestellt zu B75° CA, und wird als Zylindergruppe A ermittelt.
Um bei der voranstehenden Ausführungsform 1 eine Anzahl an null von fehlenden Zähnen, einen fehlenden Zahn, und zwei fehlende Zähne festzustellen, werden jeweils Schwellenwerte zur Unterteilung festgelegt, und wird die Feststellung der Anzahl an fehlenden Zähnen durchgeführt. Es ist möglich, jeden der Unterteilungsschwellenwerte für Fälle einzustellen, bei denen nur geringe Änderungen des Kurbelsignalzeitraums vorhanden sind, aber wenn es starke Änderungen des Kurbelsignalzeitraums gibt, beispielsweise beim Anlassen, ist es schwierig, die jeweiligen Unterteilungsschwellenwerte einzustellen, und treten Fälle auf, in welchen die Anzahl an fehlenden Zähnen fehlerhaft ermittelt wird.
Bei der Ausführungsform 2 erfolgt nicht eine einfache Unterteilung durch Schwellenwerte bei der Anzahl an fehlenden Zähnen, sondern werden stattdessen mehrere Bereiche mit fehlenden Zähnen entsprechend jedem fehlenden Zahn eingestellt, und wird die Anzahl an fehlenden Zähnen in Bezug auf den Verteilungsbereich des Bereichs mit fehlenden Zähnen (Bereichsidentifizierungswert) festgestellt, so dass die Breite jedes Schwellenwertes für fehlende Zähne größer wird, und die Erfassung fehlender Zähne mit guter Genauigkeit selbst in Fällen durchgeführt werden kann, bei denen große Variationen des Kurbelsignalzeitraums auftreten.
5 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Betriebsablaufs der Kurbelwinkeldetektoreinrichtung für Brennkraftmaschinen gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
Ein Verfahren zur Durchführung der Feststellung der Nummer oder Anzahl fehlender Zähne in Bezug auf den Identifizierungswert K für fehlende Zähne wurde anhand der voranstehenden Ausführungsform 1 erläutert, jedoch wird die Anzahl an fehlenden Zähnen bei der Ausführungsform 2 durch ein Verfahren festgestellt, wie es voranstehend geschildert wurde, um die Toleranz gegenüber Störungen bei der Erfassung der Anzahl an fehlenden Zähnen zu erhöhen. Diese Berechnungsverarbeitungsverfahren bei der Ausführungsform 2 wird auf Grundlage von 5 erläutert.
Zuerst berechnet die elektronische Steuereinheit 18 einen Kurbelsignalzeitraum im Schritt 201.
Der Kurbelsignalzeitraum Tn zu diesem Zeitpunkt wird daher folgendermaßen berechnet. Tn = (momentaner Kurbelsignalerfassungszeitpunkt) – (vorheriger Kurbelsignalerfassungszeitpunkt)
Dann wird ein Bereich mit fehlenden Zähnen im Schritt 202 für jeden der erfassten Kurbelsignalzeiträume ermittelt. Es werden zuerst Kurbelsignalzeitraumverhältnisse (Tn-1)/(Tn-2) und (Tn-1)/Tn ermittelt, und die Identifizierung der Bereiche A bis E mit fehlenden Zähnen wird durchgeführt, wenn eine in 6 gezeigte Horizontalachse gleich (vorheriger Kurbelsignalzeitraum)/(Kurbelsignalzeitraum vor vorherigem Kurbelsignalzeitraum) ist, und eine in 6 gezeigte Vertikalachse gleich (vorheriger Kurbelsignalzeitraum)/(momentaner Kurbelsignalzeitraum) ist.
Die Identifizierung der Nummer oder Anzahl fehlender Zähne wird dann im Schritt 203 auf Grundlage des Bereichs mit fehlenden Zähnen durchgeführt. In Fällen, in denen eine Zeitsequenz (Bereichsidentifizierungswerte) von Bereichen mit fehlenden Zähnen, die voranstehend festgestellt wurden, mit einem Kennfeld zur Identifizierung der Anzahl an fehlenden Zähnen übereinstimmt (Unterscheidungsmuster), das eine Zeitsequenz eines Bereichs mit fehlenden Zähnen entsprechend der Anzahl an fehlenden Zähnen auf Grundlage von 7 beschreibt, wird die Anzahl an fehlenden Zähnen festgestellt.
Es wird beispielsweise Bezug auf 3 genommen. In Fällen, in denen die Kurbelsignalzeitraumverhältnisse entsprechend 18 aufeinanderfolgenden Kurbelsignalen (n-17 bis n) auf aufeinanderfolgende, entsprechende Bereiche mit fehlenden Zähnen verteilt sind, stellt die elektronische Steuereinheit 18 die entsprechende Anzahl an fehlenden Zähnen fest.
In Fällen, in welchen das voranstehend erwähnte Kurbelsignalzeitraumverhältnis auf den Bereich B, C oder D mit fehlenden Zähnen verteilt ist, die in 6 gezeigt sind, ist dann, wenn das momentan erfasste Kurbelsignal gleich n ist, das Kurbelsignalzeitraumverhältnis auf den Bereich A oder B mit fehlenden Zähnen verteilt, wenn das Kurbelsignal zwischen n-1 und n-16 liegt, und ist das Kurbelsignalzeitraumverhältnis auf den Bereich D oder E mit fehlenden Zähnen verteilt, wenn das Kurbelsignal gleich n-17 ist, und dann stellt die elektronische Steuereinheit 18 einen fehlenden Zahn fest.
Jeder der zulässigen Bereiche für das Vorhandensein der fehlenden Zähne wird größer, wenn die Anzahl an fehlenden Zähnen wie bei der Ausführungsform 2 ermittelt wird, im Vergleich zum Unterteilen der Anzahl an fehlenden Zähnen durch Schwellenwerte wie bei der Ausführungsform 1, wodurch die Toleranz gegenüber Störungen bei der Erfassung erhöht wird.
Die Anzahl an fehlenden Zähnen beträgt eins oder zwei bei der Ausführungsform 2, jedoch ist die Anzahl an fehlenden Zähnen nicht auf diese Werte beschränkt. So kann beispielsweise die Anzahl an fehlenden Zähnen auch zwei und drei betragen. In diesem Fall wird der Unterschied in Bezug auf keine fehlenden Zähne sehr deutlich, so dass der Einfluss periodischer Änderungen infolge von Änderungen der Drehzahl der Brennkraftmaschine klein wird, und die Feststellung fehlender Zähne einfach wird.
Ausführungsform 3
Eine Kurbelwinkeldetektoreinrichtung für Brennkraftmaschinen gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
8 zeigt ein Kurbelsignalflügelrad einer Sechszylinder-Brennkraftmaschine gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
Zähne (Vorsprünge) sind bei dem Kurbelsignalflügelrad 16 alle 10° CA über 360° CA vorgesehen. Weiterhin sind zwei Abschnitte mit fehlenden Zähnen von 20° CA (ein Zahn fehlt) und ein Abschnitt mit fehlenden Zähnen von 30° CA (zwei Zähne fehlen) alle 120° CA vorgesehen.
Der Betriebsablauf der Kurbelwinkeldetektoreinrichtung für Brennkraftmaschinen gemäß Ausführungsform 3 wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
9 zeigt ein Kurbelsignalmuster der Sechszylinder-Brennkraftmaschine gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
Das in 9 dargestellte Kurbelsignalmuster wird von dem Kurbelwinkelsensor 15 erfasst, und der elektronischen Steuereinheit 18 zugeführt. Das Kurbelsignalmuster ist eine Ausgangssignalform des Kurbelwinkelsensors 15 in Bezug auf die Zähne des in 8 dargestellten Kurbelsignalflügelrades 16.
Die elektronische Steuereinheit 18 ist so eingestellt, dass sie den Zeitpunkt der abfallenden Flanke des Kurbelsignals feststellt, und eine Berechnungsverarbeitung für jede abfallende Flanke durchführt.
Die elektronische Steuereinheit 18 führt eine Berechnung des Identifizierungswertes K für fehlende Zähne durch, die nachstehend erläutert ist, und zwar für jede Erfassung des Kurbelsignals, ähnlich wie bei der voranstehenden Ausführungsform 1, und es wird die Erfassung der Anzahl an fehlenden Zähnen in Bezug auf den Bereich des Identifizierungswertes K für fehlende Zähne durchgeführt. K = (Tn-1)²/{(Tn-2)·Tn}
Hierbei bezeichnet Tn den momentanen Kurbelsignalzeitraum, Tn-1 den vorherigen Kurbelsignalzeitraum, und Tn-2 den Kurbelsignalzeitraum vor dem vorherigen Kurbelsignalzeitraum.
Für K < 2,25 werden keine fehlenden Zähne festgestellt. Für 2,25 ≤ K < 6,25 wird ein fehlender Zahn erfasst. Weiterhin werden für K ≥ 6,25 zwei fehlende Zähne festgestellt.
Ein Verfahren zur Feststellung fehlender Zähne wird auf Grundlage von 9 erläutert. Es wird darauf hingewiesen, dass der hier verwendete Begriff Kurbelsignalzeitraum einfach das Verhältnis von Winkelabständen bezeichnet.
Wenn das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 1–4 ist, dann gilt Tn-2 = 1, Tn-1 = 1, und Tn = 1, und daher K = 1²÷(1 × 1) = 1. Dies entspricht dem Fall mit K < 2,25, und daher werden keine fehlenden Zähnen festgestellt.
Ist das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 5, dann gilt Tn-2 = 1, Tn-1 = 1, und Tn = 3, und daher K = 1²÷(1 × 3) = 0,33. Dies entspricht dem Fall mit K < 2,25, und daher werden keine fehlenden Zähnen festgestellt.
Ist das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 6, dann gilt Tn-2 = 1, Tn-1 = 3, und Tn = 1, und daher K = 3²÷(1 × 1) = 9. Dies entspricht dem Fall mit K ≥ 6,25, so dass zwei fehlende Zähne erfasst werden.
Die Erfassung von zwei fehlenden Zähnen wird mit einem Kurbelsignal von 6 durchgeführt, und daher wird die Winkelposition festgestellt als B75° CA (75° CA vor dem oberen Totpunkt), und wird als Zylindergruppe die Gruppe A festgestellt.
Entsprechend gilt, wenn das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 17 ist, dann Tn-2 = 1, Tn-1 = 2, und Tn = 1, und daher K = 2²÷(1 × 1) = 4. Dies entspricht dem Fall mit 2,25 ≤ K < 6,25, und daher wird ein fehlender Zahn festgestellt.
Die Erfassung eines fehlenden Zahns wird mit einem Kurbelsignal von 17 durchgeführt, und daher wird die Winkelposition bestimmt zu B75° CA, und wird die Zylindergruppe als Gruppe B erfasst.
Entsprechend gilt, wenn das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 28 ist, dann Tn-2 = 1, Tn-1 = 2, und Tn = 1, und daher K = 2²÷(1 × 1) = 4. Dies entspricht dem Fall mit 2,25 ≤ K < 6,25, so dass ein fehlender Zahn festgestellt wird.
Die Feststellung eines fehlenden Zahns wird mit einem Kurbelsignal von 28 durchgeführt, und daher wird die Winkelposition bestimmt zu B75° CA, und wird die Zylindergruppe als die Gruppe B bestimmt.
Die Winkelabstände für die fehlenden Zähne umfassen zwei Orte von 20° CA, und einen Ort mit 30° CA, bei dem in 8 gezeigten Kurbelsignalflügelrad 16, sodass die festgestellten Kurbelwinkelbezugspositionen eine bei B75° CA (A) und zwei bei B75° CA (B) werden.
Bei der Ausführungsform 3 können der Kurbelwinkel und die Zylindergruppen A und B in Bezug auf das Kurbelsignal festgestellt werden. Bei einer Sechszylinder-Brennkraftmaschine kann daher die Identifizierung eines Zylinders dadurch durchgeführt werden, dass vier Arten von Information (Signale zur Identifizierung eines Zylinders) bei dem Nockensignalflügelrad vorgesehen werden, so dass die Nockensignalflügelradinformation vereinfacht werden kann.
Ausführungsform 4
Eine Kurbelwinkeldetektoreinrichtung für Brennkraftmaschinen gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
Die Ausführungsform 4 verwendet den Bereich mit fehlenden Zähnen und das Kennfeld zum Identifizieren der Anzahl an fehlenden Zähnen der voranstehenden Ausführungsform 2 zur Feststellung der Anzahl an fehlenden Zähnen.
10 ist eine Darstellung eines Identifizierungskennfeldes für die Anzahl an fehlenden Zähnen einer Sechszylinder-Brennkraftmaschine. Die Anzahl an fehlenden Zähnen für Fälle, in denen eine Gruppe von Breichen mit fehlenden Zähnen einer Zeitsequenz (Bereichsidentifizierungswerte) zu dem Kennfeld zum Identifizieren für fehlende Zähne (Unterscheidungsmuster) passt, wird auf Grundlage von 10 festgestellt, ähnlich wie bei der voranstehenden Ausführungsform 2.
Die elektronische Steuereinheit 18 führt die Berechnung der nachstehend angegebenen Ausdrücke für die Identifizierung für jede Kurbelsignalerfassung durch, und die Feststellung der Anzahl an fehlenden Zähnen wird in Bezug auf den Bereich des Identifizierungswertes durchgeführt. K1 = (Tn-1)/(Tn-2) K2 = (Tn-1)/Tn K = (K1 + K2)/2
Hierbei bezeichnet Tn den momentanen Kurbelsignalzeitraum, Tn-1 den vorherigen Kurbelsignalzeitraum, und Tn-2 den Kurbelsignalzeitraum vor dem vorherigen Kurbelsignalzeitraum.
Ein Verfahren zur Feststellung fehlender Zähne wird nachstehend auf Grundlage von 9 erläutert. Es wird darauf hingewiesen, dass der hier verwendete Begriff Kurbelsignalzeitraum einfach das Verhältnis von Winkelabständen bezeichnet.
Es ist folgende Entsprechung zwischen dem Identifizierungswert K für fehlende Zähne und den Bereichen mit fehlenden Zähnen A, B, C, D, und E vorhanden. Der Bereich mit fehlenden Zähnen ist gleich A, für K < 1,5. Für 1,5 ≤ K < ist der Bereich mit fehlenden Zähnen gleich B. Für 2 ≤ K < 2,5 ist der Bereich mit fehlenden Zähnen gleich C, und für 2,5 ≤ K < 3 ist der Bereich mit fehlenden Zähnen gleich D. Darüber hinaus ist für K ≥ 3 der Bereich mit fehlenden Zähnen gleich E.
Ist das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 1–4, dann gilt Tn-2 = 1, Tn-1 = 1, und Tn = 1, und daher K1 = 1/1 = 1, K2 = 1/1 = 1, und K = (1 + 1)/2 = 1. Dies entspricht dem Fall mit K < 1,5, so dass der Bereich A mit fehlenden Zähnen festgestellt wird.
Ist das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 5, dann gilt Tn-2 = 1, Tn-1 = 1, und Tn = 3, und daher K1 = 1/1 1, K2 = 1/3 = 0,33, und K = (1 + 0,33)/2 = 0,67. Dies entspricht dem Fall mit K < 1,5, so dass der Bereich A als der Bereich mit fehlenden Zähnen festgestellt wird.
Ist das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 6, dann gilt Tn-2 = 1, Tn-1 = 3, und Tn = 1, und daher K1 = 3/1 = 3, K2 = 3/1 = 3, und K = (3 + 3)/2 = 3. Dies entspricht dem Fall mit K ≥ 3, so dass der Bereich E als der Bereich mit fehlenden Zähnen festgestellt wird.
Bei der voranstehenden Ausführungsform 3 erfolgt die Erfassung von zwei fehlenden Zähnen, wenn sich das Kurbelsignal in der Position von 6 befindet, jedoch wird bei der Ausführungsform 4 die Feststellung von fehlenden Zähnen unter Verwendung des Kennfeldes zum Identifizieren der Anzahl an fehlenden Zähnen (Unterscheidungsmuster) gemäß 10 für solche Fälle durchgeführt, in denen der Verteilungsbereich des festgestellten Bereichs mit fehlenden Zähnen (Bereichsidentifizierungswert) mit dem Kennfeld zum Identifizieren der Anzahl an fehlenden Zähnen übereinstimmt. Falls der zu diesem Zeitpunkt identifizierte Bereich mit fehlenden Zähnen mit n bezeichnet wird, dann ist er hierbei auf dem Bereich A mit fehlenden Zähnen verteilt, wenn das Kurbelsignal zwischen n-7 und n-1 liegt, und ist auf den Bereich E mit fehlenden Zähnen verteilt, wenn das Kurbelsignal gleich n ist. Allerdings wird eine Identifizierung für Bereiche nicht durchgeführt, die eine Nummer oder Anzahl aufweisen, welche dem Kennfeld genügt, so dass keine Erfassung fehlender Zähne durchgeführt wird.
Entsprechend gilt, wenn das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 7 ist, dann Tn-2 = 3, Tn-1 = 1, und Tn = 1, und daher K1 = 1/3 = 0,33, K2 = 1/1 = 1, und K = (0,33 + 1)/2 = 0,67. Dies entspricht dem Fall mit K < 1,5, so dass der Bereich A als der Bereich mit fehlenden Zähnen festgestellt wird.
Ist das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 8–15, dann gilt Tn-2 = 1, Tn-1 = 1, und Tn = 1, und daher K1 = 1/1 = 1, K2 = 1/1 = 1, und K = (1 + 1)/2 = 1. Dies entspricht dem Fall mit K < 1,5, so dass der Bereich A mit fehlenden Zähnen festgestellt wird.
Ist das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 16, dann gilt Tn-2 = 1, Tn-1 = 1, und Tn = 2, und daher K1 = 1/1 = 1, K2 = 1/2 = 0,5, und K = (1 + 0,5)/2 = 0,75. Dies entspricht dem Fall mit K < 1,5, so dass der Bereich A als Bereich mit fehlenden Zähnen festgestellt wird.
Bei Kurbelsignalpositionen von 10 bis 16 ist der vorher festgestellte Bereich mit fehlenden Zähnen größer oder gleich 10, so dass die Identifizierung des Bereichs mit der Nummer und Anzahl durchgeführt wird, welche dem Kennfeld genügt. Allerdings sind sämtliche Bereich der Bereich A mit fehlenden Zähnen, so dass der Verteilungsbereich des Bereichs mit fehlenden Zähnen (Bereichsidentifizierungswert) mit dem dritten Kennfeld zum Identifizieren der Anzahl an fehlenden Zähnen. (Unterscheidungsmuster) übereinstimmt, so dass als Anzahl an fehlenden Zähnen „keine” festgestellt wird.
Ist das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 17, dann gilt Tn-2 = 1, Tn-1 = 2, und Tn = 1, und daher K1 = 2/1 = 2, K2 = 2/1 = 2, und K = (2 + 2)/2 = 2. Dies entspricht dem Fall mit 2 ≤ K < 2,5, so dass der Bereich C als der Bereich mit fehlenden Zähnen festgestellt wird.
Ist hierbei das Kurbelsignal gleich n-11, so ist es auf den Bereich E mit fehlenden Zähnen verteilt, wenn es n-10 bis n-1 beträgt, ist es auf den Bereich A mit fehlenden Zähnen verteilt, und wenn das Kurbelsignal gleich n ist, ist es auf den Bereich C mit fehlenden Zähnen verteilt. Der Verteilungsbereich des Bereichs mit fehlenden Zähnen (Bereichsidentifizierungswert) stimmt daher mit dem ersten Kennfeld zum Identifizieren der Anzahl an fehlenden Zähnen überein (Unterscheidungsmuster), so dass als Anzahl an fehlenden Zähnen „eins” festgestellt wird.
Die Feststellung eines fehlenden Zahns wird mit einem Kurbelsignal von 17 durchgeführt, und daher wird die Winkelposition festgestellt zu B75° CA, und wird die Zylindergruppe bestimmt zu B.
Entsprechend gilt, wenn das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 28 ist, dann Tn-2 = 1, Tn-1 = 2, und Tn = 1, und daher K1 = 2/1 = 2, K2 = 2/1 = 2, und K = (2 + 2)/2 = 2. Dies entspricht dem Fall mit 2 ≤ K < 2,5, so dass der Bereich C als Bereich mit fehlenden Zähnen ermittelt wird.
Ist hierbei das Kurbelsignal gleich n-11, so ist es auf den Bereich E mit fehlenden Zähnen verteilt, und falls das Kurbelsignal n-10 bis n-1 beträgt, ist es auf den Bereich A mit fehlenden Zähnen verteilt, und falls das Kurbelsignal gleich n ist, ist es auf den Bereich C mit fehlenden Zähnen verteilt. Der Verteilungsbereich des Bereichs mit fehlenden Zähnen (Bereichsidentifizierungswert) stimmt daher mit dem ersten Kennfeld zum Identifizieren der Anzahl an fehlenden Zähnen (Unterscheidungsmuster) überein, und daher wird die Anzahl an fehlenden Zähnen bestimmt zu „eins”.
Die Feststellung eines fehlenden Zahns wird mit einem Kurbelsignal von 28 durchgeführt, und daher wird die Winkelposition festgestellt zu B75° CA, und wird als Zylindergruppe die Gruppe B ermittelt.
Die Feststellung von zwei fehlenden Zähnen wird nicht mit dem ursprünglichen Kurbelsignal von 6 durchgeführt, sondern es wird mit dem niedrigsten Kurbelsignal von 6 die Feststellung jenes Bereichs mit jener Nummer oder Anzahl durchgeführt, welche dem voranstehend erwähnten Kennfeld genügt. Ist das Kurbelsignal gleich n-10, ist es auf den Bereich C mit fehlenden Zähnen verteilt, und beträgt das Kurbelsignal n-9 bis n-1, so ist es auf den Bereich A mit fehlenden Zähnen verteilt. Ist das Kurbelsignal gleich n, ist es auf den Bereich E mit fehlenden Zähnen verteilt. Der Verteilungsbereich des Bereichs mit fehlenden Zähnen (Bereichsidentifizierungswert) stimmt daher mit dem zweiten Kennfeld zum Identifizieren der Anzahl fehlender Zähne (Unterscheidungsmuster) zusammen, so dass als Anzahl fehlender Zähne „zwei” ermittelt wird.
Die Feststellung von zwei fehlenden Zähnen wird mit dem nächsten Kurbelsignal von 6 durchgeführt, und daher wird die Winkelposition festgestellt als B75° CA, und wird als Zylindergruppe die Gruppe A ermittelt.
Um bei der voranstehenden Ausführungsform 3 eine Anzahl von null an fehlenden Zähnen festzustellen, einen fehlenden Zahn, und zwei fehlende Zähne, werden jeweils Schwellenwerte zur Unterscheidung eingestellt, und wird die Feststellung der Anzahl an fehlenden Zähnen durchgeführt. Es ist möglich, jeden der Unterscheidungs-Schwellenwerte für Fälle einzustellen, bei denen eine geringe Änderung des Kurbelsignalzeitraums auftritt, aber wenn starke Änderungen des Kurbelsignalzeitraums vorhanden sind, beispielsweise während des Anlassens, ist es schwierig, die jeweiligen Unterscheidungs-Schwellenwerte einzustellen, und können Fälle auftreten, in denen die Anzahl an fehlenden Zähnen falsch bestimmt wird.
Bei der Ausführungsform 4 wird die Anzahl an fehlenden Zähnen nicht einfach durch Aufteilung mit Hilfe von Schwellenwerten durchgeführt, sondern werden mehrere Bereiche mit fehlenden Zähnen entsprechend jeder Anzahl an fehlenden Zähnen eingestellt, und wird die Anzahl an fehlenden Zähnen in Bezug auf den Verteilungsbereich des Bereichs mit fehlenden Zähnen (Bereichsidentifizierungswert) festgestellt, so dass die Bereiche für jeden Schwellenwert für fehlende Zähne größer wird, und die Feststellung fehlender Zähne mit ausreichender Genauigkeit selbst in solchen Fällen durchgeführt werden kann, in denen große Änderungen des Kurbelsignalzeitraums vorhanden sind.
Die Winkelabstände zwischen fehlenden Zähnen des Kurbelsignalflügelrades 16 umfassen einen Ort von 30° CA, und zwei Orte von 20° CA bei diesem Beispiel, jedoch kann der Winkelabstand zwischen fehlenden Zähnen auf pro fehlenden Zahn geändert werden, wie dies als weiteres Beispiel in 11 gezeigt ist.
Es gibt zwei Orte mit 20° CA in 9, so dass die Kurbelwinkelbezugsposition B75° CA (B) nur als einer der beiden Orte festgestellt werden kann, jedoch kann durch Änderung der Winkelabstände sämtlicher fehlender Zähne, wie in 11, eine bestimmte Kurbelwinkelbezugsposition B75° CA festgestellt werden.
Bei dem weiteren Beispiel gemäß Ausführungsform 4 können der Kurbelwinkel und die Zylindergruppen A, B und C in Bezug auf das Kurbelsignal festgestellt werden. Bei einer Sechszylinder-Brennkraftmaschine kann daher eine Identifizierung eines Zylinders dadurch durchgeführt werden, dass zwei Arten von Information (Signale zur Identifizierung eines Zylinders) bei dem Nockensignalflügelrad vorgesehen werden, so dass die Nockensignalflügelradinformation vereinfacht werden kann.
Ausführungsform 5
Eine Kurbelwinkeldetektoreinrichtung für Brennkraftmaschinen gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
10 zeigt ein Kurbelsignalflügelrad einer Dreizylinder-Brennkraftmaschine gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung.
Zähne (Vorsprünge) sind bei dem Kurbelsignalflügelrad 16 alle 10° CA über 360° CA vorgesehen. Weiterhin sind zwei Bereiche mit fehlenden Zähnen von 20° CA (ein fehlender Zahn) und ein Bereich mit fehlenden Zähnen von 30° CA (zwei fehlende Zähne) alle 120° CA vorgesehen.
Der Betriebsablauf der Kurbelwinkeldetektoreinrichtung für Brennkraftmaschinen gemäß Ausführungsform 5 wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
13 zeigt ein Kurbelsignalmuster der Dreizylinder-Brennkraftmaschine gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung.
Das in 13 dargestellte Kurbelsignalmuster wird von dem Kurbelwinkelsensor 15 erfasst, und der elektronischen Steuereinheit 18 zugeführt. Das Kurbelsignalmuster ist eine Ausgangssignalform des Kurbelwinkelsensors 15 in Bezug auf die Zähne des in 12 dargestellten Kurbelsignalflügelrades 16.
Die elektronische Steuereinheit 18 ist so eingestellt, dass sie den Zeitpunkt der abfallenden Flanke des Kurbelsignals feststellt, und eine Berechnungsverarbeitung für jede abfallende Flanke durchführt.
Das Kurbelsignalflügelrad 16 dreht sich zweimal in jedem Zyklus (720° CA) der Brennkraftmaschine 1. Der Winkelabstand zwischen Zündtakten beträgt 240° bei einer Dreizylinder-Brennkraftmaschine, und daher sind die jeweiligen Zähne des Kurbelsignalflügelrades 16 und die relative Winkelposition der Brennkraftmaschine zwischen der ersten und der zweiten Umdrehung des Kurbelsignalflügelrades 16 in dem Zyklus der Brennkraftmaschine 1 verschieden.
Auch bei der Ausführungsform 5 wird eine Berechnung des Identifizierungswertes K für fehlende Zähne durchgeführt, ähnlich der voranstehenden Ausführungsform 1, und erfolgt die Feststellung der Anzahl an fehlenden Zähnen in Bezug auf den Bereich des Identifizierungswertes K für fehlende Zähne.
Die elektronische Steuereinheit 18 führt eine Berechnung des Identifizierungswertes K für fehlende Zähne wie nachstehend geschildert für jede Erfassung des Kurbelsignals durch, ähnlich wie die voranstehende Ausführungsform 1, und die Feststellung der Anzahl an fehlenden Zähnen wird in Bezug auf den Bereich des Identifizierungswertes K für fehlende Zähne durchgeführt. K = (Tn-1)²/{(Tn-2}·Tn}
Hierbei bezeichnet Tn den momentanen Kurbelsignalzeitraum, Tn-1 den vorherigen Kurbelsignalzeitraum, und Tn-2 den Kurbelsignalzeitraum vor dem vorherigen Kurbelsignalzeitraum.
Für K < 2,25 werden keine fehlenden Zähne festgestellt. Für 2,25 ≤ K < 6,25 wird ein fehlender Zahn festgestellt. Für K 6,25 werden zwei fehlende Zähne festgestellt.
Ein Verfahren zum Feststellen fehlender Zähne wird anhand von 13 erläutert. Es wird darauf hingewiesen, dass der hier verwendete Begriff Kurbelsignalzeitraum einfach das Verhältnis von Winkelabständen bezeichnet.
Ist das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 1–4, dann gilt Tn-2 = 1, Tn-1 = 1, und Tn = 1, und daher K = 1²÷(1 × 1) = 1. Dies entspricht dem Fall mit K < 2,25, so dass kein fehlender Zahn festgestellt wird.
Ist das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 5, dann gilt Tn-2 = 1, Tn-1 = 1, und Tn = 3, und daher K = 1²÷(1 × 3) = 0,33. Dies entspricht dem Fall mit K < 2,25, so dass kein fehlender Zahn festgestellt wird.
Ist das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 6, dann gilt Tn-2 = 1, Tn-1 = 3, und Tn = 1, und daher K = 3²÷(1 × 1) = 9. Dies entspricht dem Fall mit K ≥ 6,25, so dass zwei fehlende Zähne festgestellt werden.
Die Feststellung von zwei fehlenden Zähnen wird mit einem Kurbelsignal von 6 durchgeführt, und daher wird die Winkelposition festgestellt zu B75° CA (75° CA vor dem oberen Totpunkt) (Zylindergruppe A), oder zu A45° CA (45° CA nach dem oberen Totpunkt) (Zylindergruppe A).
Entsprechend gilt, wenn das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 17 ist, dann Tn-2 = 1, Tn-1 = 2, und Tn 1, und daher K = 2²÷(1 × 1) = 4. Dies entspricht dem Fall mit 2,25 ≤ K < 6,25, so dass ein fehlender Zahn festgestellt wird.
Die Feststellung eines fehlenden Zahns wird bei einem Kurbelsignal von 17 durchgeführt, und daher wird die Winkelposition festgestellt zu A45° CA (45° CA nach dem oberen Totpunkt) (Zylindergruppe B), oder zu 375° CA (75° CA vor dem oberen Totpunkt) (Zylindergruppe B).
Entsprechend gilt, wenn das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 28 ist, dann Tn-2 = 1, Tn-1 = 2, und Tn = 1, und daher K = 2²÷(1 × 1) = 4. Dies entspricht dem Fall mit 2,25 ≤ K < 6,25, so dass ein fehlender Zahn festgestellt wird.
Die Feststellung eines fehlenden Zahns wird bei einem Kurbelsignal von 28 durchgeführt, und daher wird die Winkelposition bestimmt zu 375° CA (Zylindergruppe B) oder zu A45° CA (Zylindergruppe B).
Ist das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 39, dann wird Tn-2 = 1, Tn-1 = 3, und Tn = 1, und daher K = 3²÷(1 × 1) = 9. Dies entspricht dem Fall mit K ≥ 6,25, so dass zwei fehlende Zähne festgestellt werden.
Die Feststellung von zwei fehlenden Zähnen wird bei einem Kurbelsignal von 39 durchgeführt, und daher wird die Winkelposition bestimmt zu A45° CA (Zylindergruppe A), oder zu B75° CA (Zylindergruppe A).
Entsprechend gilt, wenn das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 50 ist, dann Tn-2 = 1, Tn-1 = 2, und Tn = 1, und daher K = 2²÷(1 × 1) = 4. Dies entspricht einem Fall mit 2,25 ≤ K < 6,25, so dass ein fehlender Zahn festgestellt wird.
Die Feststellung eines fehlenden Zahns wird bei einem Kurbelsignal von 50 durchgeführt, und daher wird die Winkelposition bestimmt zu 375° CA (Zylindergruppe B), oder zu A45° CA (Zylindergruppe B).
Entsprechend gilt, wenn das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 61 ist, dann Tn-2 = 1, Tn-1 = 2, und Tn = 1, und daher K = 2²÷(1 × 1) = 4. Dies entspricht dem Fall mit 2,25 ≤ K < 6,25, so dass ein fehlender Zahn festgestellt wird.
Die Feststellung eines fehlenden Zahns wird bei einem Kurbelsignal von 61 durchgeführt, und daher wird die Winkelposition bestimmt zu A45° CA (Zylindergruppe B), oder zu 375° CA (Zylindergruppe B).
Die Kurbelwinkelbezugsposition B75° CA (Zylindergruppe B) oder A45° CA (Zylindergruppe B) wird ermittelt, wenn ein fehlender Zahn festgestellt wird. Weiterhin wird die Bezugsposition B75° CA (Zylindergruppe A) oder A45° CA (Zylindergruppe A) festgestellt, wenn zwei fehlende Zähne ermittelt werden.
Daher ist die Bezugsposition B75° CA (Zylindergruppe A) in einer Position vorhanden, ist die Bezugsposition B75° CA (Zylindergruppe B) in zwei Positionen vorhanden, ist die Bezugsposition A45° CA (Zylindergruppe A) in einer Position vorhanden, und ist die Bezugsposition A45° CA (Zylindergruppe B) in zwei Positionen vorhanden, während der Zyklusdauer (720° CA) der Brennkraftmaschine 1 bei dem Zyklus (720° CA) der Brennkraftmaschine 1 mit dem Dreizylinder-Brennkraftmaschinen-Kurbelsignalmuster, das in 13 gezeigt ist. Daher kann keine Unterscheidung mit Hilfe des Kurbelsignals zwischen der Winkelposition der Bezugsposition B75° CA und der Bezugsposition A45° CA getroffen werden, so dass das Nockensignal ebenfalls dazu verwendet wird, die Winkelpositionserfassung und die Identifizierung eines Zylinders durchzuführen. Nockensignalinformation, die erforderlich ist, wenn eine Identifizierung eines Zylinders bezüglich B75° CA durchgeführt wird, ist Information zur Unterscheidung zwischen B75° CA und A45° CA, und zur Unterscheidung zwischen den beiden Positionen von B75° CA (Zylindergruppe B). So können beispielsweise drei Arten von B75° CA unterschieden werden, wenn folgende Nockensignalinformation vorhanden ist:
Muster B75° CA (A) ... (a);
Muster B75° CA (B) ... (b); und
Muster A45° CA (A), A45° CA (B) ... (c).
Die Identifizierung eines Zylinders kann daher dadurch durchgeführt werden, dass drei Arten von Informationen (Signale zur Identifizierung eines Zylinders) bei dem Nockensignal vorhanden sind, so dass die Nockensignalflügelinformation vereinfacht werden kann.
Ausführungsform 6
Eine Kurbelwinkeldetektoreinrichtung für Brennkraftmaschinen gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
Das Kennfeld von 10 wird eingesetzt, wenn eine Identifizierung der Anzahl an fehlenden Zähnen in dem Bereich für fehlende Zähne durchgeführt wird, wie bei den voranstehenden Ausführungsformen 2 und 4.
Die elektronische Steuereinheit 18 führt eine Berechnung der nachstehend angegebenen Identifizierungsausdrücke für jede Kurbelsignalerfassung durch, und die Feststellung der Anzahl an fehlenden Zähnen wird in Bezug auf den Bereich des Identifizierungswertes durchgeführt. K1 = (Tn-1)/(Tn-2) K2 = (Tn-1)/Tn K = (K1 + K2)/2
Hierbei bezeichnet Tn den momentanen Kurbelsignalzeitraum, Tn-1 den vorherigen Kurbelsignalzeitraum, und Tn-2 den Kurbelsignalzeitraum vor dem vorherigen Kurbelsignalzeitraum.
Ein Verfahren zur Feststellung fehlender Zähne wird nachstehend auf Grundlage von 13 erläutert. Es wird darauf hingewiesen, dass der hier verwendete Begriff Kurbelsignalzeitraum einfach das Verhältnis von Winkelabständen angibt.
Es ist folgende Entsprechung zwischen dem Identifizierungswert K für fehlende Zähne und den Bereichen für fehlende Zähne A, B, C, D, und E vorhanden. Für K < 1,5 ist der Bereich mit fehlenden Zähnen gleich A. Für 1,5 ≤ K < 2 ist der Bereich mit fehlenden Zähnen gleich B. Für 2 ≤ K < 2,5 ist der Bereich mit fehlenden Zähnen gleich C, und für 2,5 ≤ K < 3 ist der Bereich mit fehlenden Zähnen gleich D. Weiterhin ist für K ≥ 3 der Bereich mit fehlenden Zähnen gleich E.
Ist das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 1–4, dann gilt Tn-2 = 1, Tn-1 = 1, und Tn = 1, und daher K1 = 1/1 = 1, K2 = 1/1 = 1, und K = (1 + 1)/2 = 1. Dies entspricht dem Fall mit K < 1,5, so dass der Bereich A mit fehlenden Zähnen festgestellt wird.
Ist das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 5, dann gilt Tn-2 = 1, Tn-1 = 1, und Tn = 3, und daher K1 = 1/1 = 1, K2 = 1/3 = 0,33, und K = (1 + 0,33)/2 = 0,67. Dies entspricht dem Fall mit K < 1,5, so dass der Bereich A mit fehlenden Zähnen festgestellt wird.
Ist das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 6, dann gilt Tn-2 = 1, Tn-1 = 3, und Tn = 1, und daher K1 = 3/1 = 3, K2 = 3/1 = 3, und K = (3 + 3)/2 = 3. Dies entspricht dem Fall mit K ≥ 3, so dass der Bereich E mit fehlenden Zähnen festgestellt wird.
Bei der voranstehenden Ausführungsform 5 wird die Feststellung von zwei fehlenden Zähnen durchgeführt, wenn das Kurbelsignal in der Position von 6 liegt, jedoch wird bei der Ausführungsform 6 die Feststellung fehlender Zähne unter Verwendung des Kennfeldes zum Identifizieren der Nummer oder Anzahl fehlender Zähne von 10 für solche Fälle durchgeführt, in welchen der Verteilungsbereich des festgestellten Bereichs mit fehlenden Zähnen mit dem Kennfeld zum Identifizieren der Nummer oder Anzahl fehlender Zähne übereinstimmt. Wird der zu diesem Zeitpunkt festgestellte Bereich mit fehlenden Zähnen mit n bezeichnet, dann ist er an diesem Punkt auf dem Bereich A mit fehlenden Zähnen verteilt, wenn das Kurbelsignal gleich n-7 und n-1 ist, und ist er auf den Bereich E mit fehlenden Zähnen verteilt, wenn das Kurbelsignal gleich n ist. Allerdings wird eine Identifizierung nicht für Bereiche durchgeführt, die eine Nummer oder Anzahl aufweisen, welche dem Kennfeld genügt, so dass eine Feststellung fehlender Zähne nicht implementiert ist.
Entsprechend gilt, wenn das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 7 ist, dann Tn-2 = 3, Tn-1 = 1, und Tn = 1, und daher K1 = 1/3 = 0,33, K2 = 1/1 = 1, und K = (0,33 + 1)/2 = 0,67. Dies entspricht dem Fall mit K < 1,5, so dass der Bereich A mit fehlenden Zähnen festgestellt wird.
Ist das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 8–15, dann gilt Tn-2 = 1, Tn-1 = 1, und Tn = 1, und daher K1 = 1/1 = 1, K2 = 1/1 = 1, und K = (1 + 1)/2 = 1. Dies entspricht dem Fall mit K < 1,5, so dass der Bereich A mit fehlenden Zähnen festgestellt wird.
Ist das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 16, dann gilt Tn-2 = 1, Tn-1 = 1, und Tn = 2, und daher K1 = 1/1 = 1, K2 = 1/2 = 0,5, und K = (1 + 0,5)/2 = 0,75. Dies entspricht dem Fall mit K < 1,5, so dass der Bereich A mit fehlenden Zähnen festgestellt wird.
Bei Kurbelsignalpositionen von 10 bis 16 ist der vorher festgestellte Bereich mit fehlenden Zähnen größer oder gleich 10, so dass die Identifizierung des Bereichs mit jeder Nummer und Anzahl durchgeführt wird, welche dem Kennfeld genügt. Da sämtliche Bereich der Bereich A mit fehlenden Zähnen sind, stimmt allerdings der Verteilungsbereich des Bereichs mit fehlenden Zähnen mit dem dritten Kennfeld zum Identifizieren der Nummer oder Anzahl an fehlenden Zähnen überein, und wird als Anzahl an fehlenden Zähnen „keiner” ermittelt.
Ist das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 17, dann gilt Tn-2 = 1, Tn-1 = 2, und Tn = 1, und daher K1 = 2/1 = 2, K2 = 2/1 = 2, und K = (2 + 2)/2 = 2. Dies entspricht dem Fall mit 2 ≤ K < 2,5, so dass der Bereich C mit fehlenden Zähnen festgestellt wird.
In diesem Fall ist, wenn das Kurbelsignal gleich n-11 ist, es auf den Bereich E mit fehlenden Zähnen verteilt, und wenn das Kurbelsignal gleich n-10 bis n-1 ist, ist es auf den Bereich A mit fehlenden Zähnen verteilt, und wenn das Kurbelsignal gleich n ist, ist es auf den Bereich C mit fehlenden Zähnen verteilt. Der Verteilungsbereich des Bereichs mit fehlenden Zähnen stimmt daher mit dem ersten Kennfeld zum Identifizieren der Nummer oder Anzahl fehlender Zähnen überein, und daher wird als Anzahl an fehlenden Zähnen „eins” festgestellt.
Die Feststellung eines fehlenden Zahns wird mit einem Kurbelsignal von 17 durchgeführt, und daher wird die Winkelposition bestimmt zu A45° CA (45° CA nach dem oberen Totpunkt) (Zylindergruppe B), oder zu B75° CA (75° CA nach dem oberen Totpunkt) (Zylindergruppe B).
Entsprechend gilt, wenn das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 28 ist, dann Tn-2 = 1, Tn-1 = 2, und Tn = 1, und daher K1 = 2/1 = 2, K2 = 2/1 = 2, und K = (2 + 2)/2 = 2. Dies entspricht dem Fall mit 2 ≤ K < 2,5, so dass der Bereich C mit fehlenden Zähnen ermittelt wird.
In diesem Fall ist, wenn das Kurbelsignal gleich n-11 ist, es auf den Bereich E mit fehlenden Zähnen verteilt, und ist, wenn das Kurbelsignal n-10 bis n-1 beträgt, es auf den Bereich A mit fehlenden Zähnen verteilt, und ist, wenn das Kurbelsignal gleich n ist, es auf den Bereich C mit fehlenden Zähnen verteilt. Der Verteilungsbereich des Bereichs mit fehlenden Zähnen stimmt daher mit dem ersten Kennfeld zum Identifizieren der Nummer oder Anzahl fehlender Zähne überein, und daher wird als Anzahl an fehlenden Zähnen „eins” festgestellt.
Die Feststellung eines fehlenden Zahns wird mit einem Kurbelsignal von 28 durchgeführt, und daher wird die Winkelposition bestimmt zu B75° CA (Zylindergruppe B), oder zu A45° CA (Zylindergruppe B).
Entsprechend gilt, wenn das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 39 ist, dann Tn-2 = 1, Tn-1 = 3, und Tn = 1, und daher K1 = 3/1 = 3, K2 = 3/1 = 3, und K = (3 + 3)/2 = 3. Dies entspricht dem Fall mit K ≥ 3, so dass der Bereich E mit fehlenden Zähnen festgestellt wird.
In diesem Fall ist, wenn das Kurbelsignal gleich n-10 ist, es auf den Bereich C mit fehlenden Zähnen verteilt, und ist, wenn das Kurbelsignal n-9 bis n-1 ist, es auf den Bereich A mit fehlenden Zähnen verteilt, und ist, wenn das Kurbelsignal gleich n ist, es auf den Bereich E mit fehlenden Zähnen verteilt. Der Verteilungsbereich des Bereichs mit fehlenden Zähnen stimmt daher mit dem zweiten Kennfeld zum Identifizieren der Anzahl oder Nummer fehlender Zähne überein, so dass als Anzahl an fehlenden Zähnen „zwei” festgestellt.
Die Feststellung von zwei fehlenden Zähnen wird mit einem Kurbelsignal von 39 durchgeführt, und daher wird die Winkelposition bestimmt zu A45° CA (Zylindergruppe A), oder zu B75° CA (Zylindergruppe A).
Entsprechend gilt, wenn das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 50 ist, dann Tn-2 = 1, Tn-1 = 2, und Tn = 1, und daher K1 = 2/1 = 2, K2 = 2/1 = 2, und K = (2 + 2)/2 = 2. Dies entspricht dem Fall mit 2 ≤ K < 2,5, und daher der Bereich C mit fehlenden Zähnen festgestellt.
In diesem Fall ist, wenn das Kurbelsignal gleich n-1 ist, es auf den Bereich E mit fehlenden Zähnen verteilt, und ist, wenn das Kurbelsignal von n-10 bis n-1 beträgt, es auf den Bereich A mit fehlenden Zähnen verteilt, und ist, wenn das Kurbelsignal gleich n ist, es auf den Bereich C mit fehlenden Zähnen verteilt. Der Verteilungsbereich des Bereichs mit fehlendem Zahn stimmt daher mit dem ersten Kennfeld zum Identifizieren der Nummer oder Anzahl fehlender Zähne überein, und daher wird die Anzahl an fehlenden Zähnen zu „eins” bestimmt.
Die Feststellung eines fehlenden Zahns wird mit einem Kurbelsignal von 50 durchgeführt, und daher wird die Winkelposition bestimmt zu B75° CA (Zylindergruppe B), oder zu A45° CA (Zylindergruppe B).
Entsprechend gilt, wenn das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 61 ist, dann Tn-2 = 1, Tn-1 = 2, und Tn = 1, und daher K1 = 2/1 = 2, K2 = 2/1 = 2, und K = (2 + 2)/2 = 2. Dies entspricht einem Fall mit 2 ≤ K < 2,5, und daher wird der Bereich C mit einem fehlenden Zahn festgestellt.
In diesem Fall ist, wenn das Kurbelsignal gleich n-1 ist, es auf den Bereich E mit fehlenden Zähnen verteilt, und ist, wenn das Kurbelsignal n-10 bis n-1 beträgt, es auf den Bereich A mit fehlenden Zähnen verteilt, und ist, wenn das Kurbelsignal gleich n ist, es auf den Bereich C mit fehlenden Zähnen verteilt. Der Verteilungsbereich des Bereichs mit fehlenden Zähnen stimmt daher mit dem ersten Kennfeld zum Identifizieren der Nummer oder Anzahl fehlender Zähne überein, und daher wird als Anzahl an fehlenden Zähnen „eins” festgestellt.
Die Feststellung eines fehlenden Zahns wird mit einem Kurbelsignal von 61 durchgeführt, und daher wird die Winkelposition festgestellt zu A45° CA (Zylindergruppe B), oder zu B75° CA (Zylindergruppe B).
Die Feststellung von zwei fehlenden Zähnen wird mit dem ursprünglichen Kurbelsignal von 6 durchgeführt, jedoch wird mit dem nächsten Kurbelsignal von 6 die Identifizierung des Bereichs mit jeder Nummer oder Anzahl durchgeführt, welche dem voranstehend erwähnten Kennfeld genügt. Ist das Kurbelsignal gleich n-10, so ist es auf den Bereich C mit fehlenden Zähnen verteilt, und beträgt das Kurbelsignal von n-9 bis n-1, so ist es auf den Bereich A mit fehlenden Zähnen verteilt. Ist das Kurbelsignal gleich n, so ist es auf den Bereich E mit fehlenden Zähnen verteilt. Der Verteilungsbereich des Bereichs mit fehlenden Zähnen stimmt daher mit dem zweiten Kennfeld zum Identifizieren der Nummer oder Anzahl fehlender Zähne überein, und daher wird als Anzahl an fehlenden Zähnen „zwei” festgestellt.
Die Feststellung von zwei fehlenden Zähnen wird mit dem nächsten Kurbelsignal von 6 durchgeführt, und daher wird die Winkelposition bestimmt zu 375° CA (Zylindergruppe A), oder zu A45° CA (Zylindergruppe A).
Um eine Anzahl von null an fehlenden Zähnen, einen fehlenden Zahn, und zwei fehlende Zähne bei der voranstehenden Ausführungsform 5 festzustellen, werden jeweils Schwellenwerte zur Unterteilung eingestellt, und wird die Feststellung der Anzahl fehlender Zähne durchgeführt. Es ist möglich, jeden der Unterteilungs-Schwellenwerte für Fälle einzustellen, bei denen geringe Änderungen des Kurbelsignalzeitraums auftreten, aber wenn starke Änderungen des Kurbelsignalzeitraums vorhanden sind, beispielsweise während des Anlassens, ist es schwierig, die jeweiligen Unterteilungs-Schwellenwerte einzustellen, und können Fälle auftreten, in welchen eine fehlerhafte Bestimmung der Anzahl an fehlenden Zähnen auftritt.
Bei der Ausführungsform 6 wird die Anzahl an fehlenden Zähnen nicht einfach durch Schwellenwerte unterteilt, sondern werden stattdessen mehrere Bereiche mit fehlenden Zähnen entsprechend jedem fehlenden Zahn eingestellt, und wird die Anzahl an fehlenden Zähnen in Bezug auf den Verteilungsbereich des Bereichs mit fehlenden Zähnen (Muster) festgestellt, so dass die Breite jedes Schwellenwertes für fehlende Zähne größer wird, und die Feststellung fehlender Zähne selbst dann mit guter Genauigkeit durchgeführt werden kann, bei denen starke Änderungen des Kurbelsignalzeitraums auftreten.
Der Winkelabstand zwischen fehlenden Zähnen kann pro fehlenden Zahn geändert werden, wie dies als weiteres Beispiel in 14 gezeigt ist.
Der Identifizierungswert K für fehlende Zähne wird berechnet, und die Feststellung der Anzahl an fehlenden Zähnen wird in Bezug auf den Bereich des Identifikationswertes K für fehlende Zähne als weiteres Beispiel durchgeführt, ähnlich der voranstehenden Ausführungsform 5.
Die Kurbelwinkelbezugsposition B75 (C) oder A45 (C) wird festgestellt, wenn ein fehlender Zahn festgestellt wird. Weiterhin wird die Bezugsposition B75 (B) oder A45 (B) festgestellt, wenn zwei fehlende Zähne ermittelt werden. Weiterhin wird die Bezugsposition B75 (A) oder A45 (A) festgestellt, wenn drei fehlende Zähne ermittelt werden.
Als weiteres Beispiel für die Ausführungsform 6 können der Kurbelwinkel und die Zylindergruppen A, B und C in Bezug auf das Kurbelsignal identifiziert werden. B75 und A45 können daher in Fällen unterschieden werden, bei welche eine Identifizierung eines Zylinders bei B75 bei einer Dreizylinder-Brennkraftmaschine kann daher eine Identifizierung eines Zylinders dadurch durchgeführt wird. Die Identifizierung eines Zylinders kann dadurch erfolgen, dass zwei Arten von Informationen (Zylinderidentifikationssignale) bei dem Nockensignalflügelrad vorgesehen werden, und daher kann die Nockensignalflügelradinformation vereinfacht werden.
Ausführungsform 7
Eine Kurbelwinkeldetektoreinrichtung für Brennkraftmaschinen gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
15 zeigt ein Kurbelsignalmuster einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung.
Fehlende Zähne in Winkelabständen von 20° CA sind an zwei Orten in jedem Zündtaktintervall (180° CA) bei einem Kurbelsignalflügelrad entsprechend einem Kurbelsignalmuster einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine vorgesehen, wie dies in 15 gezeigt ist. Weiterhin ist der Winkelabstand zwischen dem ersten fehlenden Zahn (ein fehlender Zahn) (Kurbelsignale 3 bis 4) und dem zweiten fehlenden Zahn (ein fehlender Zahn) (Kurbelsignale 6 bis 7) eingestellt auf 20° CA in dem ersten halben Zündtaktintervall (180° CA), und ist der Winkelabstand zwischen dem ersten fehlenden Zahn (ein fehlender Zahn) (Kurbelsignale 20 bis 21) und dem zweiten fehlenden Zahn (ein fehlender Zahn) (Kurbelsignale 22 bis 23) eingestellt auf 10° CA in dem zweiten halben Zündtaktintervall (180° CA).
Ähnlich wie bei der voranstehenden Ausführungsform 1 führt die elektronische Steuereinheit 18 eine Berechnung des Identifizierungswertes K für fehlende Zähne wie nachstehend geschildert für jede Kurbelsignalerfassung durch, und wird die Feststellung der Anzahl an fehlenden Zähnen in Bezug auf den Bereich des Identifizierungswertes K für fehlende Zähne durchgeführt. K = (Tn-1)²/{(Tn-2)·Tn}
Hierbei bezeichnet Tn den momentanen Kurbelsignalzeitraum, Tn-1 den vorherigen Kurbelsignalzeitraum, und Tn-2 den Kurbelsignalzeitraum vor dem vorherigen Kurbelsignalzeitraum.
Für K < 2,25 werden keine fehlenden Zähne festgestellt. Weiterhin wird für K ≥ 2,25 wird ein fehlender Zahn festgestellt.
Ein Verfahren zur Feststellung fehlender Zähne wird anhand von 15 erläutert. Es wird darauf hingewiesen, dass der hier verwendete Begriff Kurbelsignalzeitraum einfach das Verhältnis von Winkelabständen bezeichnet.
Ist das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 1–3, dann gilt Tn-2 = 1, Tn-1 = 1, und Tn = 1, und daher K = 1²÷(1 × 1) = 1. Dies entspricht dem Fall mit K < 2,25, und daher werden keine fehlenden Zähne festgestellt.
Ist das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 4, dann gilt Tn-2 = 1, Tn-1 = 1, und Tn = 2, und daher K = 1²÷(1 × 2) = 0,5. Dies entspricht dem Fall mit K < 2,25, und daher werden keine fehlenden Zähne festgestellt.
Ist das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 5, dann gilt Tn-2 = 1, Tn-1 = 2, und Tn = 1, und daher K = 2²÷(1 × 1) = 4. Dies entspricht dem Fall mit K ≥ 2,25, und daher wird ein fehlender Zahn festgestellt.
Ist das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 8, dann gilt Tn-2 = 1, Tn-1 = 2, und Tn = 1, und daher K = 2²÷(1 × 1) = 4. Dies entspricht dem Fall mit K ≥ 2,25, und daher wird ein fehlender Zahn festgestellt.
Die Feststellung eines fehlenden Zahns wird hier in Bezug auf ein Kurbelsignal von 8 durchgeführt, und der Abstand zu dem Kurbelsignal von 5 bei dem vorher festgestellten, einen fehlenden Zahn beträgt 3 (= 8 – 5), und daher wird die Kurbelwinkelbezugsposition B75° CA (A) festgestellt.
Dann wird die Feststellung fehlender Zähne in Bezug auf ein Kurbelsignal von 24 durchgeführt. Das Kurbelsignal des vorher festgestellten, einen fehlenden Zahns ist 22, und der Abstand ist 2 (= 24 – 22), und daher wird die Bezugsposition für den Kurbelwinkel festgestellt als B75° CA (B).
16 zeigt als Flussdiagramm den Betriebsablauf der Kurbelwinkeldetektoreinrichtung für Brennkraftmaschinen gemäß Ausführungsform 7 vorliegenden Erfindung.
Der Betriebsablauf bis zur Feststellung des fehlenden Zahns unter Verwendung des Identifizierungswertes K für fehlende Zähne ist ähnlich jenem der voranstehend geschilderten Ausführungsform 1.
Die elektronische Steuereinheit 18 ermittelt den Abstand (N) (Kurbelsignalnummer) (N) zwischen dem Kurbelsignal für den vorher festgestellten, fehlenden Zahn und dem Kurbelsignal für den momentan festgestellten, fehlenden Zahn in einem Schritt 501 bei der Durchführung der Erfassung des Signals für fehlende Zähne.
Die Feststellung des Signalnummerabstandes wird dann im Schrit 502 durchgeführt. Die Verarbeitung geht zu einem Schritt 503 über, falls N = 3 ist, oder zu einem Schritt 504, falls N = 2 ist. Eine Kurbelwinkelbezugspositionsfeststellung wird nicht in solchen Fällen durchgeführt, in denen N weder gleich 2 noch gleich 3 ist.
Die momentan erfasste Kurbelwinkelposition wird als die Kurbelwinkelbezugsposition B75° CA (A) im Schritt 503 ermittelt.
Die momentan erfasste Kurbelwinkelposition wird als die Kurbelwinkelbezugsposition B75 CA (B) im Schritt 504 festgestellt.
Bei der Ausführungsform 7 können der Kurbelwinkel und die Zylindergruppen A und B in Bezug auf das Kurbelsignal festgestellt werden. Bei einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine kann daher eine Identifizierung eines Zylinders dadurch erfolgen, dass zwei Arten von Information (Zylinderidentifikationssignale) bei dem Nockensignalflügelrad vorgesehen werden, so dass die Nockensignalflügelradinformation vereinfacht werden kann.
Ausführungsform 8
Eine Kurbelwinkeldetektoreinrichtung für Brennkraftmaschinen gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
17 zeigt ein Kurbelsignalmuster der Sechszylinder-Brennkraftmaschine gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung.
Fehlende Zähne in Winkelabständen von 20° CA sind an zwei Orten in jedem Zündtaktintervall (120° CA) bei einem Kurbelsignalflügelrad entsprechend einem Kurbelsignalmuster einer Sechszylinder-Brennkraftmaschine vorgesehen, wie dies in 17 gezeigt ist.
Weiterhin ist der Winkelabstand zwischen dem ersten fehlenden Zahn (ein fehlender Zahn) (Kurbelsignale 2 bis 3) und dem zweiten fehlenden Zahn (ein fehlende Zahn) (Kurbelsignale 5 bs 6) eingestellt auf 20° CA in dem ersten Zündtaktintervall (120° CA), und ist der Winkelabstand zwischen dem ersten fehlenden Zahn (ein fehlender Zahn) (Kurbelsignale 11 bis 12) und dem zweiten fehlenden Zahn (ein fehlender Zahn) (Kurbelsignale 15 bis 16) eingestellt auf 30° CA in dem zweiten Zündtaktintervall (120° CA). Der Winkelabstand zwischen dem ersten fehlenden Zahn (ein fehlender Zahn) (Kurbelsignale 23 bis 24) und dem zweiten fehlenden Zahn (ein fehlender Zahn) (Kurbelsignale 25 bis 26) ist eingestellt auf 10° CA in dem dritten Zündtaktintervall (120° CA).
Die elektronische Steuereinheit 18 führt Berechnungen des nachstehend geschilderten Identifizierungswertes K für fehlende Zähne für jede Kurbelsignalerfassung durch, ähnlich wie bei der voranstehenden Ausführungsform 7, und die Feststellung der Anzahl an fehlenden Zähnen (ob fehlende Zähne vorhanden sind oder nicht) wird in Bezug auf den Bereich des Identifizierungswertes K für fehlende Zähne durchgeführt.
Ein Verfahren zur Feststellung fehlender Zähne wird anhand 17 erläutert. Es wird darauf hingewiesen, dass der hier verwendete Begriff Kurbelsignalzeitraum einfach das Verhältnis von Winkelabständen bezeichnet.
Ist das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 4, dann gilt Tn-2 = 1, Tn-1 = 2, und Tn = 1, und daher K = 2²÷(1 × 1) = 4. Dies entspricht dem Fall mit K ≥ 2,25, und daher wird ein fehlender Zahn festgestellt.
Dann gilt, wenn das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 7 ist, Tn-2 = 1, Tn-1 = 2, und Tn = 1, und daher K = 2²÷(1 × 1) = 4. Dies entspricht dem Fall mit K ≥ 2,25, und daher wird ein fehlender Zahn festgestellt.
Die Feststellung eines fehlenden Zahns wird hier in Bezug auf ein Kurbelsignal von 7 durchgeführt, und der Abstand zu dem Kurbelsignal von 4 des zuvor festgestellten, einen fehlenden Zahns beträgt 3 (= 7 – 4), und daher wird die Kurbelwinkelbezugsposition B75° CA (A) festgestellt.
Ist das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 13, dann gilt Tn-2 = 1, Tn-1 = 2, und Tn = 1, und daher K = 2²÷(1 × 1) = 4. Dies entspricht dem Fall mit K ≥ 2,25, und daher wird ein fehlender Zahn festgestellt.
Allerdings ist der Abstand zu dem Kurbelsignal von 7 des vorher festgestellten, einen fehlenden Zahns gleich 6 (= 13 – 7), und daher wird eine Feststellung der Kurbelwinkelposition nicht durchgeführt.
Dann gilt, wenn das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal gleich 17 ist, Tn-2 = 1, Tn-1 = 2, und Tn = 1, und daher K = 2²÷(1 × 1) = 4. Dies entspricht dem Fall mit K ≥ 2,25, und daher wird ein fehlender Zahn festgestellt.
Die Feststellung eines fehlenden Zahns wird hier in Bezug auf ein Kurbelsignal von 17 durchgeführt, und der Abstand zu dem Kurbelsignal von 13 des vorher festgestellten, einen fehlenden Zahns beträgt 4 (= 17 – 13), und daher wird die Kurbelwinkelbezugsposition B75° CA (A) festgestellt.
Ist das zu diesem Zeitpunkt festgestellte Kurbelsignal gleich 25, dann gilt Tn-2 = 1, Tn-1 = 2, und Tn = 1, und daher K = 2²÷(1 × 1) = 4. Dies entspricht dem Fall mit K ≥ 2,25, und daher wird ein fehlender Zahn festgestellt.
Allerdings beträgt der Abstand zum Kurbelsignal von 17 des vorher festgestellten, einen fehlenden Zahns 8 (= 25 – 17), und daher wird eine Erfassung der Kurbelwinkelposition nicht durchgeführt.
Dann gilt, wenn das zu diesem Zeitpunkt erfasste Kurbelsignal erfasste Kurbelsignal gleich 27 ist, Tn-2 = 1, Tn-1 = 2, und Tn = 1, und daher K = 2²÷(1 × 1) = 4. Dies entspricht dem Fall mit K ≥ 2,25, und daher wird ein fehlender Zahn festgestellt.
Die Feststellung eines fehlenden Zahns wird hier in Bezug auf ein Kurbelsignal von 27 durchgeführt, und der Abstand zu dem Kurbelsignal von 25 des vorher erfassten, einen fehlenden Zahns beträgt 2 (= 27 – 25), und daher wird die Kurbelwinkelbezugsposition B75° CA (A) ermittelt.
Bei der Ausführungsform 8 können der Kurbelwinkel und die Zylindergruppen A, B und C in Bezug auf das Kurbelsignal festgestellt werden. Bei einer Sechszylinder-Brennkraftmaschine kann daher eine Identifizierung eines Zylinders dadurch durchgeführt werden, dass zwei Arten von Information (Signale zur Identifizierung eines Zylinders) bei dem Nockensignalflügelrad vorgesehen werden, so dass die Nockensignalflügelradinformation vereinfacht werden kann.
Nunmehr wird ein weiteres Beispiel für die Ausführungsform 8 beschrieben.
18 zeigt ein Kurbelsignalmuster einer Dreizylinder-Brennkraftmaschine gemäß einem weiteren Beispiel für Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung.
Fehlende Zähne mit einem Winkelabstand von 20° CA sind an zwei Orten in jedem halben Winkelbereich (120° CA) des Zündtaktintervalls (240° CA) bei dem Kurbelsignalflügelrad vorgesehen, entsprechend dem in 18 gezeigten Dreizylinder-Brennkraftmaschine-Kurbelsignalmuster.
18 zeigt die Beziehung zwischen dem Kurbelsignalmuster des Zyklus (720° CA) der Dreizylinder-Brennkraftmaschine 1 und den Winkelpositionen.
Die elektronische Steuereinheit 18 führt eine Erfassung momentan fehlender Zähne durch, und die Winkelpositionsidentifizierung wird in Bezug auf den Kurbelsignalabstand (N) zu dem vorher erfassten, fehlenden Zahn durchgeführt. Falls der Abstand N = 3 ist, wird daher die Kurbelwinkelbezugsposition B75° CA (A) oder A45° CA (A) festgestellt. Weiterhin wird die Kurbelwinkelbezugsposition B75° CA (B) oder A45° CA (B) festgestellt, falls der Abstand N = 4 ist. Weiterhin wird die Kurbelwinkelbezugsposition B75° CA (C) oder A45° CA (C) festgestellt, falls der Abstand N = 2 ist.
Bei dem anderen Beispiel für die Ausführungsform 8 können der Kurbelwinkel und die Zylindergruppen A, B und C in Bezug auf das Kurbelsignal identifiziert werden. Wenn daher eine Identifizierung eines Zylinders bei B75 bei einer Dreizylinder-Brennkraftmaschine durchgeführt wird, können B75 (A), B75 (B) und A45 unterschieden werden. Die Identifizierung eines Zylinders kann dadurch durchgeführt werden, dass zwei Arten von Information (Zylinderidentifikationssignale) bei dem Nockensignalflügelrad vorgesehen werden, so dass die Nockensignalflügelradinformation vereinfacht werden kann.
Eine Zylindergruppenidentifizierungsvorrichtung (fehlende Zähne) wird daher in dem Kurbelsignalflügelrad 16 gemäß jeder der voranstehend geschilderten Ausführungsformen vorgesehen, und daher kann die Information vereinfacht werden, die bei dem Nockensignalflügelrad vorgesehen werden muss, um die Identifizierung eines Zylinders durchzuführen.
Mehrere Zündtakte werden zur speziellen Identifizierung eines Zylinders in Fällen benötigt, bei denen keine Zylindergruppenidentifizierungsvorrichtung in dem Kurbelsignalflügelrad vorhanden ist, der Nockensignalflügelraddurchmesser klein ist, und ein kompliziertes Signal zur Identifizierung eines Zylinders nicht eingestellt werden kann. Allerdings wird das Nockensignalmuster (Signal zur Identifizierung eines Zylinders) vereinfacht, und daher kann Information (Signal zur Identifizierung eines Zylinders) auch bei dem einen kleinen Durchmesser aufweisenden Nockensignalflügelrad eingestellt werden, und kann die Identifizierung eines Zylinders in einem Zündtakt durchgeführt werden.
Weiterhin wird herkömmlich das Nockensignalflügelrad durch Präzisionsbearbeitung hergestellt, jedoch können die nächste Erfindung die Schwierigkeiten bei der Verarbeitung dadurch verringert werden, dass das Nockensignalmuster vereinfacht wird, so dass sich Kosteneinsparungen erzielen lassen.
Darüber hinaus ist es herkömmlich erforderlich, einen hoch genauen Sensor einzusetzen, um ein kompliziertes Nockensignalmuster zu detektieren, jedoch kann bei der vorliegenden Erfindung die Sensorgenauigkeit verringert werden, und auch hierdurch Kosten eingespart werden.

Claims

Kurbelwinkeldetektoreinrichtung für Brennkraftmaschinen, welche aufweist: ein Kurbelsignalflügelrad (16), das sich synchron mit einer Kurbelwelle (17) der Brennkraftmaschine (1) dreht, das auf seinem Umfang mit Zähnen an vorbestimmten Kurbelwinkeln versehen ist, und das einen ersten Abschnitt mit fehlenden Zähnen aufweist, der eine erste vorbestimmte Anzahl fehlender Zähne aufweist, sowie einen zweiten Abschnitt mit fehlenden Zähnen, der eine zweite vorbestimmte Anzahl fehlender Zähne aufweist, die sich von der ersten Anzahl unterscheidet; einen Kurbelwinkelsensor (15), der ein impulsförmiges Kurbelsignalmuster entsprechend den Zähnen abgibt, und in der Nähe des Kurbelsignalflügelrades (16) angeordnet ist; und eine elektronische Steuereinheit (18), welche aufweist: eine Bestimmungswert-Berechnungsvorrichtung zum Berechnen eines Kurbelsignalzeitraums auf Grundlage des Kurbelsignalmusters, und zum Berechnen eines Bestimmungswertes für fehlende Zähne auf Grundlage des berechneten Kurbelsignalzeitraums; eine Bereichsbestimmungsvorrichtung zur Bestimmung, welcher der Bereiche mit fehlenden Zähnen, die vorher eingestellt wurden, dem Bestimmungswert für fehlende Zähne entspricht; und eine Identifizierungsvorrichtung für die Anzahl fehlender Zähne zum Vergleichen mehrerer Bereichsbestimmungswerte, die in einer Zeitsequenz von der Bereichsbestimmungsvorrichtung erhalten werden, mit einem vorbestimmten Unterscheidungsmuster, wobei die Identifizierungsvorrichtung eine Kurbelwinkelbezugsposition auf Grundlage der festgestellten Anzahl an fehlenden Zähnen ermittelt.
Kurbelwinkeldetektoreinrichtung für Brennkraftmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Identifizierungsmuster drei Arten von Bereichsbezugswerten aufweist, die zeitlich aufeinanderfolgend nebeneinander liegen; und die Werte von zwei Arten der Bereichsbezugswerte, die neben irgendeinem der drei Arten der Bereichsbezugswerte liegen, teilweise dupliziert sind.
Kurbelwinkeldetektoreinrichtung für Brennkraftmaschinen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Identifizierungsmuster auch als ein Element zum Identifizieren der Anzahl an Zähnen dient, die zwischen einem Abschnitt mit fehlenden Zähnen und einem anderen Abschnitt mit fehlenden Zähnen vorhanden sind.
Kurbelwinkeldetektoreinrichtung für Brennkraftmaschinen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich mit fehlenden Zähnen auf Grundlage des Wertes von (vorheriger Kurbelwinkelzeitraum)/(Kurbelwinkelzeitraum vor dem vorherigen Kurbelwinkelzeitraum) und des Wertes von (vorheriger Kurbelwinkelzeitraum)/(momentaner Kurbelwinkelzeitraum) ausgebildet ist.
Kurbelwinkeldetektoreinrichtung für Brennkraftmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (18) die Kurbelwinkelbezugsposition auf Grundlage der festgestellten Anzahl an fehlenden Zähnen bestimmt, und eine Zylindergruppe bestimmt.