DE19613598A1 - Vorrichtung zum Erzeugen eines Steuersignals zur Steuerung des Betriebs einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Vorrichtung zum Erzeugen eines Steuersignals zur Steuerung des Betriebs einer BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von
Steuersignalen zur Steuerung des Betriebs einer Brennkraft
maschine, indem eine Zeitpunktsteuerung auf der Basis von
erkannten Bezugspositionen, die einzelnen Motorzylindern
entsprechen, durchgeführt wird. Insbesondere betrifft die
Erfindung eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine,
die die Zylindererkennung mit einer vereinfachten
Konstruktion sehr rasch unter Auswirkung auf die Zeitpunkt
steuerung durchführen kann, während gleichzeitig ein Bezugs
positionssignal relativ zu einer Kurbelwelle mit hoher Zu
verlässigkeit abgeleitet wird, so daß eine erhöhte Präzision
für die Zeitpunktsteuerung sichergestellt ist; diese Vor
richtung ist ferner imstande, auch dann eine Notsteuerung
vorzunehmen, wenn das Winkelpositionssignal, das die Winkel
position der Kurbelwelle bezeichnet, nicht erhalten werden
kann (auch wenn also ein Ausfall in einer nachstehend erläu
terten ersten Signalserie auftritt).
Im allgemeinen werden bei einem Steuersystem für eine Brenn
kraftmaschine (nachstehend kurz: Motor) ein Bezugspositions
signal und ein Zylindererkennungssignal verwendet, die syn
chron mit der Rotation des Motors erzeugt werden, um Parame
ter, wie den Zündzeitpunkt, die einzuspritzende Kraftstoff
menge (nachstehend auch als Kraftstoffeinspritzmenge be
zeichnet) u. a. zu steuern. Gewöhnlich ist der Signalgenerator
zum Erzeugen dieser Signale auf einer Nockenwelle des Motors
angebracht und so aufgebaut, daß eine Eins-zu-Eins-Überein
stimmung mit den Motorzylindern erhalten werden kann, um so
indirekt die Dreh- oder Winkelpositionen einer Kurbelwelle zu
erfassen.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird der technische
Hintergrund etwas genauer erläutert. Fig. 8 ist eine Per
spektivansicht, die eine mechanische Anordnung eines Drehsi
gnalgebers zeigt, die in einem bekannten Motorsteuersystem
verwendet wird, und Fig. 9 ist ein Schaltbild einer elektri
schen Signalverarbeitungsschaltung, die in Verbindung mit der
Anordnung von Fig. 8 vorgesehen ist. Hinsichtlich weiterer
Einzelheiten kann auf die nichtgeprüfte JP-Patentanmeldung
Nr. 68252/1994 (JP-A-6-68252) verwiesen werden. In diesem
Zusammenhang wird davon ausgegangen, daß die hier betroffene
Brennkraftmaschine sechs Zylinder hat.
Gemäß Fig. 8 wird eine Nockenwelle 1 mit einer Geschwindig
keit gedreht, die der halben Drehzahl (U/min) einer Kurbel
welle (nicht gezeigt) entspricht, so daß die Steuerzeitpunkte
für sämtliche sechs Zylinder in eine einzige Umdrehung der
Nockenwelle 1 fallen.
Dabei ist eine rotierende Scheibe 2, die auf der Nockenwelle
1 drehbar mit dieser angebracht ist, mit einer Serie von ra
dialen Schlitzen 3a in gleichen Winkelabständen voneinander
in einem Außenumfangsbereich der rotierenden Scheibe 2 aus
gebildet, um ein Winkelpositionssignal POS zu erzeugen, das
aus einer Serie von Impulsen besteht, die bei jedem vorbe
stimmten Winkel im Verlauf der Drehung der rotierenden
Scheibe 2 erzeugt werden. Außerdem ist die rotierende Scheibe
2 mit einer Reihe von Fenstern 3b (in diesem Fall sechs)
ausgebildet, um in Eins-zu-Eins-Übereinstimmung mit den
jeweiligen Motorzylindern Bezugspositionssignale REF zu
erzeugen.
Eine lichtemittierende Diode bzw. LED 4a ist in einer Posi
tion, die einer kreisförmigen Anordnung der Schlitze 3a ge
genübersteht, fest angeordnet, und eine lichtemittierende
Diode bzw. LED 4b ist in einer Position, die einer kreisför
migen Anordnung der Fenster 3b gegenübersteht, fest angeord
net. Außerdem sind Photodioden 5a und 5b den LEDs 4a bzw. 4b
jeweils gegenüberstehend fest angeordnet, und die rotierende
Scheibe befindet sich zwischen den LEDs und den Photodioden;
dabei wirken die LED 4a und die Photodiode 5a zusammen zur
Bildung eines ersten opto-elektronischen Kopplers, und die
LED 4b und die Photodiode 5b bilden gemeinsam einen zweiten
opto-elektronischen Koppler.
Gemäß Fig. 9 sind Verstärkerkreise 6a bzw. 6b mit Ausgängen
der Photodioden 5a bzw. 5b verbunden, und mit den Ausgängen
der Verstärkerkreise 6a bzw. 6b sind Endstufentransistoren 7a
bzw. 7b verbunden.
Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, bilden die rotie
rende Scheibe 2, die opto-elektronischen Koppler 4a, 5a und
4b, 5b, die Verstärkerkreise 6a und 6b und die Endstufen
transistoren 7a und 7b einen Rotationssignalgenerator 8 zum
Erzeugen des Winkelpositionssignals POS und des Bezugsposi
tionssignals REF.
Fig. 10 ist ein Blockschaltbild eines bekannten Motorsteuer
systems. Dabei werden das Winkelpositionssignal POS und das
Bezugspositionssignal REF, die von dem Rotationssignalgene
rator 8 abgegeben werden, einem Mikrocomputer 10 über eine
Schnittstelle 9 zugeführt, um arithmetisch verarbeitet zu
werden und den Zündzeitpunkt, die Kraftstoffeinspritzmenge
u. a. zu steuern.
Fig. 11 ist ein Wellenformdiagramm, das das Winkelpositions
signal POS und das Bezugspositionssignal REF zeigt, die von
dem Rotationssignalgenerator 8 abgegeben werden.
Dabei besteht das Winkelpositionssignal POS aus einer Serie
von Impulsen, die entsprechend den jeweiligen Schlitzen 3a
erzeugt werden, die in der rotierenden Scheibe 2 gebildet
sind, wobei jeder Impuls des Winkelpositionssignals POS bei
spielsweise bei jedem Kurbelwinkel von 1° erzeugt wird. Somit
kann das Winkelpositionssignal POS genutzt werden, um die
Winkelposition der Kurbelwelle zu bestimmen oder zu messen.
Andererseits hat das Bezugspositionssignal REF eine Im
pulsfolge, die sich bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle bei
einem Kurbelwinkel von 720° wiederholt. Dabei umfaßt die Im
pulsfolge des Bezugspositionssignals REF sechs Impulse, die
jeweils bei einem vorbestimmten Kurbelwinkel entsprechend
jedem der Motorzylinder auftreten, wobei die sechs Impulse
jeweils eine Impulsdauer haben, die für jeden Motorzylinder
verschieden ist, so daß sie als entsprechende Zylindererken
nungssignale genutzt werden können. Es braucht nicht erwähnt
zu werden, daß die Impulse des Bezugspositionssignals REF,
die die unterschiedlichen Impulsbreiten oder -dauern haben,
beispielsweise durch entsprechende Änderung der Umfangslänge
der Fenster 3b erzeugt werden können.
Das herkömmliche Motorsteuersystem, das mit diesem Aufbau
realisiert ist, der vorstehend unter Bezugnahme auf die Fig.
8 bis 10 beschrieben wird, kann die einzelnen Motorzylinder
und die Bezugspositionen (Bezugskurbelwinkel) auf der Grund
lage des Winkelpositionssignals POS und des Bezugspositions
signals REF in unterscheidender Weise erkennen und eine op
timale Steuerung des Zündzeitpunkts, der Kraftstoffein
spritzmenge u. a. in Abhängigkeit von den Motorbetriebszu
ständen ausführen.
Da jedoch die Nockenwelle 1 von der Kurbelwelle (nicht ge
zeigt) über einen Antriebsmechanismus wie etwa einen An
triebsriemen/Scheibenmechanismus (ebenfalls nicht gezeigt)
angetrieben wird, kann hinsichtlich der Rotation der Nocken
welle 1 und der Kurbelwelle eine Phasendifferenz entstehen,
obwohl das von dem Motorbetriebszustand abhängt. Infolgedes
sen können die durch das Winkelpositionssignal POS und das
Bezugspositionssignal REF, die von dem Rotationssignalgene
rator 8 erzeugt werden, angezeigten Winkelpositionen von dem
tatsächlichen Kurbelwinkel unerwünscht abweichen. Wenn daher
die Motorbetriebssteuerung auf der Grundlage der Signale er
folgt, die die Phasenabweichung aufweisen, ist die Steuerung
des Zündzeitpunkts usw. selbstverständlich mit einer ent
sprechenden Abweichung bzw. einem solchen Fehler behaftet, so
daß es schwierig oder unmöglich ist, das gewünschte Be
triebsverhalten des Motors zu erzielen.
Zur Lösung des vorgenannten Problems wurde bereits eine Vor
richtung vorgeschlagen, die so ausgebildet ist, daß das Win
kelpositionssignal POS und das Bezugspositionssignal REF mit
hoher Präzision in Verbindung mit der Kurbelwelle erzeugt
werden, während gleichzeitig nur die Zylindererkennungssi
gnale in einer Eins-zu-Eins-Übereinstimmung mit den einzelnen
Motorzylindern im Zusammenhang mit der Nockenwelle 1 erzeugt
werden, wie das beispielsweise in der nichtgeprüften JP-
Patentanmeldung Nr. 68252/1994 (JP-A-6-68252) angegeben ist.
Das in dem obigen Dokument angegebene Motorsteuersystem weist
jedoch die Nachteile auf, daß der Sensor sowie seine periphe
ren Einrichtungen, die in Zuordnung zu der Kurbelwelle zum
Erzeugen des Winkelpositionssignals POS und des Bezugspositi
onssignals REF vorgesehen sind, sehr kompliziert und teuer
sind und daß es sehr schwierig ist, eine Notsteuerung in ei
nem Fall zu realisieren, in dem entweder das Winkelpositions
signal POS oder das Bezugspositionssignal REF wegen des Auf
tretens einer Abnormalität oder Störung in den der Kurbel
welle zugeordneten Sensoren nicht verfügbar ist, was eine
mögliche Abschaltung des Motorbetriebs zur Folge hat.
Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, weist das bekannte
Motorsteuersystem das Problem auf, daß die Detektiergenauig
keit des Winkelpositionssignals POS und des Bezugspositions
signals REF beeinträchtigt ist, wenn der Rotationssignalge
nerator 8 in Zuordnung zu der Nockenwelle 1 vorgesehen ist,
und zwar wegen der Gefahr der Rotationsphasendifferenz zwi
schen dem Rotationssignalgenerator 8 und der Kurbelwelle;
infolgedessen wird in die Steuerung des Zündzeitpunkts usw.
eine Abweichung bzw. ein Fehler eingeführt, was die Reali
sierung des gewünschten Betriebsverhaltens nachteilig beein
flußt.
Im Fall des Motorsteuersystems gemäß der nichtgeprüften JP-
Patentanmeldung Nr. 68252/1994 (JP-A-6-68252), bei dem das
Winkelpositionssignal POS und das Bezugspositionssignal REF
von der Sensoreinrichtung erzeugt werden, die in Zuordnung zu
der Kurbelwelle vorgesehen ist, wohingegen das Zylinder
erkennungssignal von der Einrichtung erzeugt wird, die in
Zuordnung zu der Nockenwelle vorgesehen ist, ergeben sich
andererseits die Probleme, daß der Sensor und periphere Ein
richtungen, die in Zuordnung zu der Kurbelwelle vorgesehen
sind, sehr kompliziert sind und eine Notsteuerung in einem
Fall, in dem das Winkelpositionssignal POS oder das Bezugs
positionssignal REF nicht verfügbar ist, nicht durchgeführt
werden kann.
Im Hinblick auf den oben beschriebenen Stand der Technik ist
es die Aufgabe der Erfindung, ein Motorsteuersystem bzw. eine
Motorsteuervorrichtung anzugeben, die sehr rasch eine Motor
zylindererkennung durchführen kann, die sich auf die Zeit
punktsteuerung des Motors mit relativ vereinfachtem Aufbau
auswirkt.
Ein Vorteil der Erfindung ist dabei die Bereitstellung eines
Motorsteuersystems bzw. einer -vorrichtung, bei der der Er
halt des Bezugspositionssignals REF mit hoher Zuverlässigkeit
im Zusammenwirken mit der Kurbelwelle erfolgen kann, so daß
dadurch die Präzision der Zeitpunktsteuerung, die Teil der
Steuerung des Motorbetriebs ist, verbessert wird.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der Bereitstel
lung eines Motorsteuersystems bzw. einer -vorrichtung, die
eine Notsteuerung auch dann durchführen kann, wenn das Win
kelpositionssignal nicht verfügbar ist (beispielsweise wegen
des Auftretens eines Fehlers oder der Nichtverfügbarkeit ei
ner ersten Signalserie, wie noch erläutert wird).
Zur Lösung der genannten Aufgabe wird gemäß einem allgemeinen
Aspekt der Erfindung eine Vorrichtung zum Erzeugen eines
Steuersignals zur Steuerung des Betriebs einer Brennkraftma
schine angegeben, die gekennzeichnet ist durch einen ersten
Signaldetektor zum Erzeugen einer ersten Signalserie, die auf
die Rotation einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine bezogen
ist; durch einen zweiten Signaldetektor zum Erzeugen einer
zweiten Signalserie, die auf die Rotation einer Nockenwelle
bezogen ist, die mit einem Drehzahlreduzierverhältnis von 1/2
relativ zu der Kurbelwelle angetrieben wird; und durch eine
Steueranordnung, um wenigstens einen Parameter für den
Betrieb der Brennkraftmaschine auf der Basis wenigstens einer
von der ersten und der zweiten Signalserie zu steuern.
Die erste Signalserie umfaßt ein Winkelpositionssignal, das
in jeder ersten vorbestimmten Winkelposition synchron mit der
Rotation der Kurbelwelle erzeugt wird, und ein Bezugspo
sitionssignal, das in jeder zweiten vorbestimmten Winkelpo
sition entsprechend einer Bezugsposition jedes der Motorzy
linder erzeugt wird. Die zweite Signalserie enthält ein Zy
lindererkennungssignal und eine Impulsform des Zylinder
erkennungssignals wenigstens für einen gegebenen Motorzylin
der von den Impulsformen für die übrigen Motorzylinder ver
schieden ist und eine Impulsform des Zylindererkennungssi
gnals für eine Gruppe von Motorzylindern, die gleichzeitig
gesteuert werden können, von der Impulsform für die andere
Motorzylindergruppe verschieden ist. Die Steueranordnung
weist folgendes auf: eine Bezugspositionssignal-Detektier
einrichtung, um das Bezugspositionssignal auf der Basis der
ersten Signalserie zu detektieren; eine Zylindergruppe-Er
kennungseinrichtung, um die Zylindergruppe auf der Basis we
nigstens der zweiten Signalserie zu erkennen; eine Zylin
dererkennungseinrichtung, um jeden der Motorzylinder auf der
Basis wenigstens der zweiten Signalserie diskriminatorisch zu
erkennen; eine Steuerzeitpunkt-Recheneinrichtung, um Steuer
zeitpunkte zur Steuerung des Parameters bzw. der Parameter
auf der Basis der Resultate der von der Zylindererkennungs
einrichtung durchgeführten Zylindererkennung und der zweiten
Signalserie arithmetisch zu bestimmen; und eine Abnormali
täts-Entscheidungseinrichtung, um bei Erfassung eines Aus
falls in der ersten Signalserie ein Abnormalitäts-Entschei
dungssignal zu erzeugen und an die Zylindererkennungseinrich
tung und die Steuerzeitpunkt-Recheneinrichtung abzugeben.
Durch Vorsehen des ersten Detektors zur Erfassung der ersten
Signalserie, die das Bezugspositionssignal und das Winkelpo
sitionssignal enthält, in Verbindung mit der Kurbelwelle, wie
oben beschrieben, ist es möglich, die Präzision von Zeitpunk
ten zur Steuerung des Betriebs der Brennkraftmaschine zu ver
bessern. Durch Vorsehen des zweiten Detektors zur Erfassung
der zweiten Signalserie in Verbindung mit der Nockenwelle
kann die Zylindererkennung leicht und zuverlässig realisiert
werden. Außerdem kann durch Kombination des Zylindererken
nungssignals, des Bezugspositionssignals und des Winkelposi
tionssignals die Zylindererkennung, die sich auf die Zeit
punktsteuerung der Brennkraftmaschine auswirken soll, sehr
rasch durchgeführt werden. Ferner kann mit Hilfe der Zylin
dererkennungssignale, die den einzelnen Zylindern entspre
chen, die Leistungsfähigkeit der Brennkraftmaschine sicher
wenigstens auf einem erforderlichen Minimum gehalten werden,
wenn die erste Signalserie nicht verfügbar ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß das Zylindererkennungssignal der zweiten
Signalserie zur Erkennung der gegebenen einen Zylindergruppe
durch Impulse gebildet ist, die eine Phase haben, die dieje
nige des Bezugspositionssignals überlappt, wobei die Zylin
dergruppe-Erkennungseinrichtung die Zylindergruppe auf der
Basis eines Signalpegels der zweiten Signalserie zu einem
Zeitpunkt, zu dem das Bezugspositionssignal detektiert wird,
erkennt.
Durch diese Anordnung, bei der die Phase des Zylindererken
nungssignals (zweite Signalserie) die Phase des Bezugsposi
tionssignals überlappt, kann die Zylindergruppe auf der
Grundlage des Zylindererkennungs-Signalpegels bei Erfassung
des Bezugspositionssignals sehr rasch erkannt werden.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch ge
kennzeichnet, daß die Steuerzeitpunkt-Recheneinrichtung so
ausgebildet ist, daß sie die Steuerzeitpunkte für den bzw.
die Parameter durch Zählen von Impulsen des Winkelpositions
signals arithmetisch bestimmt.
Durch diese Anordnung kann die Zeitpunktsteuerung mit hoher
Präzision durch Zählen der Winkelpositions-Signalimpulse
arithmetisch bestimmt werden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß das Bezugspositionssignal von einem Si
gnal gebildet ist, das einem Niedrigpegelintervall der ersten
Signalserie entspricht, in welchem das Winkelpositionssignal
nicht kontinuierlich erzeugt wird, und daß ein terminales
Ende des Niedrigpegelintervalls so gewählt ist, daß es der
Bezugsposition jedes der Motorzylinder entspricht.
Durch Vorsehen des niedrigen oder "L"-Intervalls in der er
sten Signalserie, wobei die Bezugsposition für jeden der
einzelnen Zylinder auf den Zeitpunkt eingestellt ist, zu dem
die Erzeugung des darauffolgenden Winkelsignals beginnt, kann
das Bezugspositionssignal ungeachtet der vereinfachten
Hardware-Konstruktion mit hoher Präzision erhalten werden.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekenn
zeichnet, daß das Bezugspositionssignal aus Impulsen gebildet
ist, die in das Winkelpositionssignal eingefügt sind und
einen Signalpegel haben, der von demjenigen der Impulse, die
das Winkelpositionssignal bilden, verschieden ist.
Dadurch, daß in die erste Signalserie zur Erkennung der Be
zugspositionen der einzelnen Motorzylinder die Impulse ein
geführt werden, deren Pegel sich von dem der ersteren unter
scheidet, ist es möglich, das Bezugspositionssignal mit ver
einfachter Struktur rasch und exakt abzuleiten.
Eine bevorzugte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß
das Zylindererkennungssignal einen Impuls zur Erkennung des
gegebenen einen Zylinders enthält, wobei dieser Impuls eine
Impulsdauer hat, die von derjenigen der übrigen Impulse zur
Erkennung der übrigen Motorzylinder verschieden ist.
Durch Vorgeben der Impulsdauer des Zylindererkennungssignals
für den gegebenen oder spezifischen Motorzylinder so, daß sie
von derjenigen für die übrigen Zylinder verschieden ist, kann
die Motorzylindererkennung ohne weiteres erreicht werden.
Noch eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß das Zylindererkennungssignal einen zu
sätzlichen Impuls enthält, der innerhalb eines vorbestimmten
Winkels relativ zu dem Zylindererkennungssignalimpuls erzeugt
wird, um den gegebenen einen Motorzylinder zu erkennen.
Dadurch, daß der zusätzliche Impuls in der Nähe des Zylin
dererkennungssignalimpulses zur Erkennung des spezifischen
oder gegebenen einen Zylinders erzeugt wird, kann die Zylin
dererkennung leicht und rasch durchgeführt werden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß die Zylindererkennungseinrichtung so im
plementiert ist, daß sie ein Zeitintervall,in dem das Zylin
dererkennungssignal erzeugt wird, auf der Basis eines Zähl
werts des Winkelpositionssignals mißt, um so die einzelnen
Motorzylinder auf der Basis der Meßresultate diskriminato
risch zu erkennen.
Dadurch, daß die Dauer des Intervalls, in dem das Zylin
dererkennungssignal erzeugt wird, durch Zählen der Winkelpo
sitions-Signalimpulse gemessen wird, kann die Zylindererken
nung mit hoher Zuverlässigkeit realisiert werden.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist da
durch gekennzeichnet, daß die Zylindererkennungseinrichtung
so implementiert ist, daß sie die einzelnen Motorzylinder auf
der Basis von Verhältnissen von Zeitintervallen, in denen die
jeweiligen Zylindererkennungssignale erzeugt werden, erkennt.
Durch arithmetische Bestimmung des Tastverhältnisses des Zy
lindererkennungs-Signalimpulses kann die Zylindererkennung
auch dann mit hoher Präzision realisiert werden, wenn die
erste Signalserie nicht verfügbar ist, so daß eine Notsteue
rung mit hoher Präzision und Zuverlässigkeit realisierbar
ist.
Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer
Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausfüh
rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1 ein Funktionsblockdiagramm, das schematisch eine
allgemeine Anordnung einer ersten Ausführungsform
der Motorsteuervorrichtung zeigt;
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines
ersten und eines zweiten Signaldetektors, die bei
der ersten Ausführungsform der Motorsteuervorrich
tung verwendet werden;
Fig. 3 eine perspektivische Teildarstellung, die über
trieben den ersten Signaldetektor von Fig. 2 zeigt;
Fig. 4 ein Wellenformdiagramm, das beispielhaft die erste
und die zweite Signalserie zeigt, die in der Mo
torsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungs
form erzeugt werden;
Fig. 5 ein Wellenformdiagramm, das den Betrieb einer
zweiten Ausführungsform der Motorsteuervorrichtung
zeigt;
Fig. 6 ein Wellenformdiagramm, das den Betrieb einer
dritten Ausführungsform der Motorsteuervorrichtung
zeigt;
Fig. 7 ein Wellenformdiagramm, das den Betrieb einer
vierten Ausführungsform der Motorsteuervorrichtung
zeigt;
Fig. 8 eine Perspektivansicht, die eine mechanische An
ordnung eines Rotationssignalgenerators zeigt, der
in einer bekannten Motorsteuervorrichtung verwendet
wird;
Fig. 9 ein Schaltbild, das eine elektrische Signalverar
beitungsschaltung des Rotationssignalgenerators
zeigt, die in der bekannten Motorsteuervorrichtung
verwendet wird;
Fig. 10 ein Blockdiagramm, das einen Aufbau der bekannten
Motorsteuervorrichtung zeigt; und
Fig. 11 ein Wellenformdiagramm, das den Betrieb der be
kannten Motorsteuervorrichtung veranschaulicht.
In der nachstehenden Beschreibung sind gleiche oder entspre
chende Teile durchgehend mit den gleichen Bezugszeichen ver
sehen.
Die erste Ausführungsform der Motorsteuervorrichtung wird nun
unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 beschrieben. Dabei ist
Fig. 1 ein Funktionsblockdiagramm, das schematisch eine
allgemeine Anordnung der Motorsteuervorrichtung zeigt, Fig. 2
zeigt schematisch die Ausbildung von Signaldetektoren, die
bei der Motorsteuervorrichtung von Fig. 1 verwendet werden,
Fig. 3 ist eine perspektivische Teilansicht, die einen ersten
Signaldetektor übertrieben zeigt, und Fig. 4 ist ein
Wellenformdiagramm, das beispielhaft eine erste und eine
zweite Signalserie zeigt, die in dieser Motorsteuervorrich
tung erzeugt werden.
Unter Bezugnahme auf die Figuren, und zwar insbesondere auf
Fig. 2, wird eine Nockenwelle 1 synchron mit einer Kurbel
welle 11 einer Brennkraftmaschine von einem Antriebsmecha
nismus, wie etwa einem Riemenantrieb oder dergleichen ge
dreht, und zwar mit einem Drehzahlreduzierverhältnis von 1/2
relativ zu der Kurbelwelle 11.
Ein erster Signaldetektor, der allgemein mit 81 bezeichnet
ist, ist dazu bestimmt, eine erste Signalserie POSR abzuge
ben, die der Rotation der Kurbelwelle 11 zugeordnet ist. Da
bei umfaßt der erste Signaldetektor 81 eine rotierende
Scheibe 12, die auf der Kurbelwelle 11 mit dieser drehbar
integral angebracht ist, eine Vielzahl von Vorsprüngen (oder
Zähnen) 81a, die in der rotierenden Scheibe 12 um einen Au
ßenumfangsrand derselben in vorbestimmten Winkelabständen
(z. B. für jeden Kurbelwinkel innerhalb eines Bereichs von 10
bis 100) gebildet sind, und einen Sensor 81b, der von einem
elektromagnetischen Geber, einem Hall-Element, einem magne
tischen Widerstandssensor oder dergleichen gebildet sein
kann. Im Fall der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausbildung
wird nur beispielhaft davon ausgegangen, daß der Sensor 81b
ein elektromagnetischer Geber ist.
Die erste Signalserie POSR umfaßt Winkelpositionssignalim
pulse, die von dem Sensor 81b bei jeder ersten vorbestimmten
Winkelposition der Kurbelwelle 11 synchron mit ihrer Rotation
erzeugt werden, und Bezugspositionssignale, die bei jedem
zweiten vorbestimmten Winkel (z. B. bei jedem Kurbelwinkel von
180°), der der Bezugsposition jedes Zylinders der Brennkraft
maschine entspricht, erzeugt werden. Dabei umfaßt das Winkel
positionssignal eine Serie von Impulsen, die entsprechend den
einzelnen Vorsprüngen 81a erzeugt werden, die aufeinanderfol
gend um den Außenumfangsrand der rotierenden Scheibe 12 herum
gebildet sind, wobei in der Umfangsreihe der Vorsprünge 81a
eine vorbestimmte Anzahl von zahnfreien Bereichen oder Seg
menten 80 gebildet ist, in denen Vorsprünge oder Zähne 81a
über vorbestimmte Winkelbereiche von jeweils zehn bis einige
zehn Grad Kurbelwinkel abwesend sind und die Impulse des Win
kelpositionssignals nicht erzeugt werden. In diesem Zusammen
hang sollte erwähnt werden, daß das terminale Ende des zahn
freien Bereichs bzw. Segments 80 (das der Startposition der
Erzeugung der anschließenden Impulsfolge des Winkelpositions
signals entspricht) der Bezugsposition jedes Motorzylinders
entspricht.
Andererseits ist in Zuordnung zu der Nockenwelle 1 ein zwei
ter Signaldetektor 82 zum Erzeugen einer zweiten Signalserie
SGC vorgesehen, wobei der zweite Signaldetektor 82 gebildet
ist von einer rotierenden Scheibe 2, die auf der Nockenwelle
1 mit dieser drehbar integral angebracht ist, einer vorbe
stimmten Anzahl von Vorsprüngen oder Zähnen 82a, die in der
rotierenden Scheibe 2 um den Außenumfangsrand herum in 1 : 1-
Übereinstimmung mit den jeweiligen Motorzylindern ausgebildet
sind, und einem Sensor 82b, der ein elektromagnetischer Geber
sein kann. Dabei wird nur beispielhaft davon ausgegangen, daß
die hier betrachtete Brennkraftmaschine vier Zylinder hat.
Daher ist die Anzahl der Vorsprünge 82a gleich vier (siehe
Fig. 2).
Die zweite Signalserie SGC besteht aus Zylindererkennungs-
Signalimpulsen, die entsprechenden den einzelnen Motorzylin
dern erzeugt werden. Für eine spezifische Gruppe der Motor
zylinder (die Motorzylinder #1 und #4, die gleichzeitig ge
steuert werden können) überlappt die zweite Signalserie SGC
das in der ersten Signalserie POSR enthaltene Bezugspositi
onssignal hinsichtlich der Phase und nimmt an der Bezugspo
sition ΘR einen Hoch- oder H-Pegel an (siehe Fig. 4, PW1 und
PW4). Hier sollte erwähnt werden, daß wenigstens einer der
Zylindererkennungs-Signalimpulse, der einem spezifischen Mo
torzylinder (z. B. dem Zylinder #1) entspricht, eine Impuls
breite oder -dauer PW1 hat, die länger als die Impulsdauern
PW2 bis PW4 der übrigen Zylindererkennungs-Signalimpulse ist.
Die erste Signalserie POSR und die zweite Signalserie SGC
werden einem Mikrocomputer 100 über eine Schnittstellen
schaltung 90 zugeführt, wie in Fig. 1 gezeigt ist.
Der Mikrocomputer 100 bildet eine Steuereinrichtung zum
Steuern von Parametern, die auf den Betrieb der Brennkraft
maschine bezogen sind. Dazu umfaßt der Mikrocomputer 100 eine
Bezugspositionssignal-Detektiereinrichtung 101, um ein
Bezugspositionssignal aus der ersten Signalserie POSR zu de
tektieren, eine Zylindergruppe-Erkennungseinrichtung 102, um
diskriminatorisch eine Zylindergruppe, die die Motorzylinder
umfaßt, die gleichzeitig gesteuert werden können, auf der
Basis des Zeitdauer(Impulsdauer)-Verhältnisses der Zylin
dererkennungs-Signalimpulse der zweiten Signalserie SGC zu
erkennen, eine Steuerzeitpunkt-Recheneinrichtung 104, um
Steuerzeitpunkte für die Motorbetriebsparameter (wie Zünd
zeitpunkt u. a.) arithmetisch zu bestimmen bzw. zu berechnen,
indem die Winkelpositions-Signalimpulse gezählt werden, die
in der ersten Signalserie POSR enthalten sind, so daß ein
Parameter-Steuerzeitpunktsignal erzeugt werden kann, und eine
Abnormalitäts-Entscheidungseinrichtung 105, die beim
Auftreten einer Störung in der ersten Signalserie POSR ein
Abnormalitäts-Entscheidungssignal E an die Zylindererken
nungseinrichtung 103, die Zylindergruppe-Erkennungseinrich
tung 102 und die Steuerzeitpunkt-Recheneinrichtung 104 ab
gibt, wie Fig. 1 zeigt.
Die Zylindererkennungseinrichtung 103 ist ausgebildet, um die
Motorzylinder auf der Basis wenigstens der zweiten Si
gnalserie SGC zu erkennen, wohingegen die Steuerzeitpunkt-
Recheneinrichtung 104 ausgebildet ist, um den Steuerzeitpunkt
für den Steuerparameter P auf der Basis wenigstens des
Resultats der Motorzylindererkennung, die von der Zylin
dererkennungseinrichtung 103 durchgeführt wird, und/oder der
zweiten Signalserie SGC arithmetisch zu bestimmen.
Wenn dabei das Motorsteuersystem normal arbeitet, mißt die
Zylindererkennungseinrichtung 103 die Zeitintervalle, in
denen die in der zweiten Signalserie SGC enthaltenen Zylin
dererkennungs-Signalimpulse erzeugt werden, indem die in der
ersten Signalserie POSR enthaltenen Winkelpositions-Signal
impulse während der entsprechenden Zeitintervalle gezählt
werden, um so diskriminatorisch die einzelnen Motorzylinder
auf der Basis der Meßergebnisse zu erkennen, wie noch be
schrieben wird. Beim Auftreten einer Abnormalität wie etwa
der Nichtverfügbarkeit oder Abwesenheit der ersten Signal
serie POSR spricht die Zylindererkennungseinrichtung 103 da
gegen auf das von der Abnormalitäts-Entscheidungseinrichtung
105 abgegebene Abnormalitäts-Entscheidungssignal E an, um so
diskriminatorisch die einzelnen Motorzylinder auf der Basis
des Ergebnisses der Berechnung des Verhältnisses der zeitli
chen Dauer des Zylindererkennungs-Signalimpulses (z. B. des
Tastverhältnisses zwischen der Dauer des H-Pegels und der des
benachbarten L-Pegels) zu erkennen, indem nur die zweite
Signalserie SGC genutzt wird. Auf diese Weise kann eine Not
steuerung realisiert werden.
Gleichermaßen ist die Steuerzeitpunkt-Recheneinrichtung 104
so ausgelegt, daß sie die Steuerzeitpunkte für die Motorbe
triebsparameter dadurch arithmetisch bestimmt oder berechnet,
daß sie die Winkelpositions-Signalimpulse unter Nutzung des
in der ersten Signalserie POSR enthaltenen Bezugspositi
onssignals sowie des in der zweiten Signalserie SGC enthal
tenen Zylindererkennungssignals zählt, solange der Motorbe
trieb normal ist. Beim Auftreten einer Abnormalität dagegen
(d. h. in einem Zustand, in dem die erste Signalserie POSR
nicht erhalten werden kann) spricht die Steuerzeitpunkt-Re
cheneinrichtung 104 auf das von der Abnormalitäts-Entschei
dungseinrichtung 105 abgegebene Abnormalitäts-Entscheidungs
signal E an, so daß die Notsteuerung realisierbar ist, indem
der Zeitpunkt der Abfallflanke des Zylindererkennungs-Signal
impulses als die Bezugsposition angesehen wird, wobei nur auf
die zweite Signalserie SGC Bezug genommen wird.
Solange im übrigen der Motorbetrieb normal ist, bestimmt die
Steuerzeitpunkt-Recheneinrichtung 104 die Steuerparameter P,
wie etwa den Zündzeitpunkt, die Kraftstoffeinspritzmenge u. a.
arithmetisch unter Bezugnahme auf Daten, die in Form einer
Tabelle in einem Speicher (nicht gezeigt) enthalten sind, auf
der Basis von Betriebszustandssignalen D, die von einer
Vielzahl von Sensoren (nicht gezeigt) geliefert werden, so
daß die einzelnen Motorzylinder nach Maßgabe der so
bestimmten Steuerparameter P gesteuert werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 folgt nun eine Beschreibung des
Betriebs der ersten Ausführungsform des Motorsteuersystems
der Fig. 1 bis 3.
Wie bereits erwähnt, ist die rotierende Scheibe 12, an der
die Vorsprünge oder Zähne 81a um den Außenumfangsrand herum
über jeden ersten vorbestimmten Winkel ausgebildet sind, auf
der Kurbelwelle 11 angebracht, wobei der Sensor 81b den Vor
sprüngen 81a gegenüberstehend angeordnet ist, so daß ein er
ster Signaldetektor 81 zum Erzeugen der ersten Signalserie
POSR gebildet ist, die den Winkelpositions-Signalimpuls ent
sprechend den jeweiligen Vorsprüngen 81a und die Bezugsposi
tions-Signalimpulse entsprechend den jeweiligen zahnfreien
Segmenten 80 enthält.
In diesem Zusammenhang sei daran erinnert, daß die Reihe der
Vorsprünge 81a teilweise mit den zahnfreien Bereichen oder
Segmenten 80 versehen ist (z. B. an zwei Stellen in einem
Kurbelwinkelabstand von 180° im Fall des Vierzylindermotors),
so daß die erste Signalserie POSR nicht nur die Winkelpositi
ons-Signalimpulse, sondern auch die Bezugspositions-Signalim
pulse enthält.
Die zahnfreien Segmente 80 werden von dem Sensor 81b aufge
nommen, der die Anwesenheit/Abwesenheit der Vorsprünge bzw.
Zähne 81a in die erste Signalserie POSR umformt (elektri
sches Signal), die in die Bezugspositionssignal-Detektier
einrichtung 101 im Mikrocomputer 100 eingegeben wird, wobei
die zahnfreien Segmente 80 von der Bezugspositionssignal-
Detektiereinrichtung 101 durch Vergleich der Intervalle de
tektiert oder erkannt werden, in denen die Winkelpositions-
Signalimpulse und die Bezugspositions-Signalimpulse jeweils
periodisch erzeugt werden.
Wie bereits gesagt wurde, enthält die erste Signalserie POSR
(siehe Fig. 4), die entsprechend den Vorsprüngen 81a in der
auf der Kurbelwelle 11 angebrachten rotierenden Scheibe 12
erzeugt wird, die Winkelpositionssignale, die von den bei je
dem vorbestimmten Winkel (z. B. jedem Kurbelwinkel von 1°) er
zeugten Impulsen gebildet sind, und das Bezugspositionssi
gnal, das von den Impulsen gebildet ist, die jeweils dem In
tervall bzw. der Periode T des L-Pegels äquivalent sind, in
der das Winkelpositionssignal über einen vorbestimmten Win
kel, der dem zahnfreien Segment 80 entspricht, nicht erhalten
werden kann. Anders ausgedrückt hat das Bezugspositionssignal
seinen Ursprung in dem zahnfreien Segment 80. Die Position,
an der das Intervall ρ des L-Pegels beendet wird (d. h. die
Position, an der die Erzeugung des darauffolgenden Winkelpo
sitionssignals beginnt), repräsentiert die Bezugsposition ΘR,
die bei der arithmetischen Bestimmung der Steuerzeitpunkte
für die einzelnen Zylinder, die von der Steuerzeitpunkt-Re
cheneinrichtung 104 ausgeführt wird, genutzt wird.
Andererseits enthält die zweite Signalserie SGC, die entspre
chend den Vorsprüngen 82a, die in der auf der Nockenwelle 1
angebrachten rotierenden Scheibe erzeugt wird, die Zylin
dererkennungs-Signalimpulse, wobei der einem spezifischen Zy
linder (z. B. dem Zylinder #1) entsprechende Impuls so vorge
geben ist, daß er die Impulsdauer PW1 hat, die länger als die
der übrigen Motorzylinder ist, indem der dem spezifischen Zy
linder entsprechende Vorsprung 82a länger als diejenigen für
die übrigen Zylinder ausgebildet ist.
Ferner hat jeder der Impulse für die Motorzylinder #1 und #4,
die durch die Impulsdauern PW1 bzw. PW4 identifiziert sind,
den Hoch- oder H-Pegel über das Intervall, das das L-Pegel-
Intervall oder die Periode ρ der ersten Signalserie POSR um
faßt, wohingegen die Impulse, die den Zylindern #3 und #2
entsprechen, die durch die Impulsdauern PW3 bzw. PW2 identi
fiziert sind, den H-Pegel unmittelbar anschließend an die Be
zugsposition ΘR, die durch die erste Signalserie POSR be
zeichnet ist, annehmen.
Somit wird der Pegel der zweiten Signalserie SGC für die Mo
torzylinder #1 und #4, die gleichzeitig gesteuert werden
können, zum H-Pegel an der Bezugsposition ΘR, die durch die
erste Signalserie POSR bezeichnet ist. Andererseits nimmt die
zweite Signalserie SGC für die Motorzylinder #3 und #2, die
ebenfalls gleichzeitig gesteuert werden können, den L-Pegel
an der Bezugsposition ΘR an, die durch die erste Signalserie
POSR bezeichnet ist (siehe Fig. 4).
Dadurch, daß die erste Signalserie POSR und die zweite Si
gnalserie SGC miteinander in Beziehung gebracht werden, kann
die Zylindergruppe-Erkennungseinrichtung 102 diskriminato
risch die Gruppe der Motorzylinder erkennen, die gleichzeitig
gesteuert werden können, und zwar auf der Basis des Signalpe
gels der zweiten Signalserie SGC (Zylindererkennungssignal)
zu dem Zeitpunkt, zu dem die Bezugsposition QR von der Be
zugspositionssignal-Detektiereinrichtung 101 detektiert wird.
Wenn dabei die zweite Signalserie SGC an der Bezugsposition
ΘR den H-Pegel hat, erkennt die Zylindergruppe-Erkennungs
einrichtung 102 den Motorzylinder #1 oder #4, und wenn die
zweite Signalserie SGC an der Bezugsposition ΘR den L-Pegel
hat, erkennt die Zylindergruppe-Erkennungseinrichtung 102 den
Motorzylinder #3 oder #2.
Auf diese Weise kann die Gruppe der Motorzylinder, die auf
Gruppenbasis gezündet werden können, sehr rasch durch die
Zylindergruppe-Erkennungseinrichtung 102 erkannt werden, so
daß das Steuerverhalten oder die als Minimum erforderliche
Steuerfähigkeit der Brennkraftmaschine gewährleistet werden
kann.
Solange die erste Signalserie POSR und die zweite Signalserie
SGC ohne Störung bzw. Ausfall erhalten werden, kann natürlich
die Zylindererkennungseinrichtung 103 den spezifischen Motor
zylinder sowie die übrigen Zylinder diskriminatorisch erken
nen durch Messung der Impulsdauer der zweiten Signalserie
SGC, während gleichzeitig die Anzahl der Winkelpositions-Si
gnalimpulse, die in der ersten Signalserie POSR enthalten
sind, gezählt wird.
Wenn dagegen die erste Signalserie POSR aufgrund einer Stö
rung oder eines Schadens des Sensors 81b, der der Kurbelwelle
11 zugeordnet ist, nicht auf normale Weise erhalten werden
kann (d. h. wenn die erste Signalserie POSR entweder weiterhin
auf einem Konstantpegel bleibt oder eine abnormale Impulsdau
er zeigt), erzeugt die Abnormalitäts-Entscheidungseinrichtung
105 das Abnormalitäts-Entscheidungssignal E, das dann in die
Zylindergruppe-Erkennungseinrichtung 102, die Zylindererken
nungseinrichtung 103 und die Steuerzeitpunkt-Recheneinrich
tung 104 eingegeben wird, wie in Fig. 1 zu sehen ist.
Daraufhin führt die Zylindererkennungseinrichtung 103 die
Motorzylindererkennung auf der Basis nur der zweiten Signal
serie SGC aus, so daß dadurch die Notsteuerung der Steuerpa
rameter der Brennkraftmaschine möglich wird.
Konkreter ausgedrückt, es führt die Zylindererkennungsein
richtung 103 eine Berechnung und einen Vergleich der Verhält
nisse zwischen den H-Pegel-Dauern und den L-Pegel-Dauern der
in der zweiten Signalserie SGC enthaltenen Impulse sequenti
ell durch, um so den spezifischen Motorzylinder auf der Basis
des Impulses zu erkennen, der die größte Impulsdauer PW1 hat,
während welcher die zweite Signalserie SGC den H-Pegel hat,
um dann die übrigen Zylinder nacheinander zu erkennen.
In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß durch Vorgabe der
Zeitpunkte, zu denen die einzelnen Impulse der zweiten
Signalserie SGC abfallen, als Zündzeitpunkte für die einzel
nen Zylinder die Steuerfähigkeit der Brennkraftmaschine we
nigstens auf einem zur Motorsteuerung erforderlichen Minimum
sichergestellt werden kann.
Es ist nunmehr ersichtlich, daß durch Vorsehen des ersten
Signaldetektors 81, der die das Winkelpositionssignal und das
Bezugspositionssignal enthaltende erste Signalserie POSR
detektiert, in Zuordnung zu der Kurbelwelle 11 keine Phasen
verschiebung infolge der Zwischenschaltung des Antriebsme
chanismus, wie etwa des Riemenantriebs stattfindet. Somit
können der Kurbelwinkel und die Bezugsposition ΘR mit hoher
Präzision detektiert werden, was wiederum bedeutet, daß die
Zündzeitpunkte sowie die Einspritzmengen mit hoher Zuverläs
sigkeit steuerbar sind.
Aufgrund der gegenseitigen Phasenüberlappung zwischen den
Impulsen des Zylindererkennungssignals und des Bezugspositi
onssignals ist es ferner möglich, die Motorzylinder auf
Gruppenbasis zu erkennen, indem bei jeder Erfassung der Be
zugsposition ΘR auf den Signalpegel der zweiten Signalserie
SGC Bezug genommen wird, so daß die Gruppe der Motorzylinder,
die gleichzeitig steuerbar sind, sehr rasch und leicht
erkannt werden kann. Somit können die Steuerung des Zünd
zeitpunkts und die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung sehr
rasch und ordnungsgemäß insbesondere zu Beginn des Motorbe
triebs durchgeführt werden.
Auch in einem Fall, in dem die erste Signalserie POSR infolge
einer Störung des ersten Signaldetektors 81 oder aus einem
anderen Grund nicht erhalten werden kann, können außerdem die
Notfunktion zur Erkennung der Motorzylinder sowie zur
Erkennung der Bezugsposition auf der Basis des Tastver
hältnisse der in der zweiten Signalserie SGC enthaltenen Im
pulse realisiert werden, und infolgedessen können die Zünd
zeitpunktsteuerung sowie die Einspritzsteuerung fortgesetzt
durch die Notsteuerung aufrechterhalten werden.
Im Fall der oben beschriebenen ersten Ausführungsform des
Motorsteuersystems ist der in der zweiten Signalserie SGC
enthaltene und einen spezifischen Motorzylinder erkennende
Impuls so vorgegeben, daß er eine längere Impulsdauer als die
Impulse für die übrigen Zylinder hat. Es kann aber ebenso gut
eine Anordnung vorgesehen sein, bei der zusätzlich zu dem
spezifischen Zylindererkennungs-Signalimpuls ein zusätzlicher
Impuls in dessen Nähe innerhalb eines vorbestimmten
Winkelbereichs erzeugt wird.
Das Wellenformdiagramm von Fig. 5 zeigt den Betrieb dieser
zweiten Ausführungsform des Motorsteuersystems, wobei ein
zusätzlicher Impuls Ps angrenzend an den spezifischen Motor
zylindererkennungs-Signalimpuls erzeugt wird.
Gemäß Fig. 5 kann der spezifische Motorzylinder durch Detek
tieren des zusätzlichen Impulses Ps, der innerhalb eines
vorbestimmten Winkelbereichs nahe dem eigentlichen Motorzy
lindererkennungs-Signalimpuls für den spezifischen Zylinder
erzeugt wird, diskriminatorisch erkannt werden.
Solange dabei die erste Signalserie POSR und die zweite Si
gnalserie SGC normal erzeugt werden, ist es möglich, den zu
sätzlichen Impuls Ps innerhalb eines vorbestimmten Winkelbe
reichs relativ zu dem eigentlichen Motorzylindererkennungs-
Signalimpuls dadurch zu detektieren, daß die in der ersten
Signalserie POSR enthaltenen Winkelpositions-Signalimpulse
gezählt werden. Wenn dagegen die erste Signalserie POSR nicht
erhalten werden kann, kann die Anwesenheit des zusätzlichen
Impulses Ps innerhalb des vorbestimmten Winkelbereichs durch
Vergleich der Tastverhältnisse der in der zweiten Signalserie
SGC enthaltenen Impulse diskriminatorisch detektiert werden.
Bei der zweiten Ausführungsform des Motorsteuersystems wird
der zusätzliche Impuls Ps relativ zu dem Impuls mit der län
geren Impulsdauer PW1 erzeugt, der den spezifischen Motorzy
linder bezeichnet. Dabei ist zu beachten, daß die Impulse für
die einzelnen Motorzylinder die gleiche Impulsdauer haben
können, wenn der zusätzliche Impuls zur Erkennung des
spezifischen Motorzylinders vorgesehen ist.
Außerdem ist die Anzahl zusätzlicher Impulse Ps nicht auf
einen Impuls beschränkt, sondern kann relativ beliebig ge
wählt sein. Als Alternative kann als Zylindererkennungs-Si
gnalimpuls für den Motorzylinder #4, der gleichzeitig mit dem
spezifischen Motorzylinder (Zylinder #1) gesteuert werden
kann, eine unterschiedliche Anzahl der zusätzlichen Impulse
Ps, die von derjenigen für die spezifischen Motorzylinder
(#1) verschieden ist, zur diskriminatorischen Zylindererken
nung zusätzlich erzeugt werden.
Das Wellenformdiagramm von Fig. 6 zeigt den Betrieb der
dritten Ausführungsform des Motorsteuersystems, wobei die
zusätzlichen Impulse Ps erzeugt werden und die Impulsdauer
der zweiten Signalserie SGC mit einem gleichen Wert vorgege
ben ist.
Im vorliegenden Fall des Motorsteuersystems werden in der
Nähe des Zylindererkennungs-Signalimpulses für den spezifi
schen Motorzylinder #1 zwei zusätzliche Impulse Ps erzeugt,
und in der Nähe des Zylindererkennungs-Signalimpulses für den
Motorzylinder #4 wird ein zusätzlicher Impuls Ps zusätzlich
erzeugt.
Dabei kann der Motorzylinder #4, der gemeinsam mit dem Mo
torzylinder #1 die Zylindergruppe bildet, auf der Basis der
Anzahl der zusätzlichen Impulse Ps sehr schnell erkannt wer
den.
Auch wenn die erste Signalserie POSR nicht erhalten werden
kann, ist es möglich, die einzelnen Motorzylinder dadurch zu
erkennen, daß die Anzahl der zusätzlichen Impulse Ps durch
die arithmetische Bestimmung der Tastverhältnisse der in der
zweiten Signalserie SGC enthaltenen Impulse bestimmt wird.
Auf diese Weise ist es möglich, die gewünschte Notsteuerung
fortgesetzt durchzuführen, indem als die Steuerzeitpunkte die
Abfallzeitpunkte der Impulse oder Impulsgruppen (einschließ
lich des zusätzlichen Impulses Ps) genutzt werden, die in der
zweiten Signalserie SGC enthalten sind, wobei die genannten
Abfallzeitpunkte für die einzelnen Motorzylinder jeweils mit
einander koinzident sind.
Bei den vorhergehenden Ausführungsformen der Motorsteuervor
richtung wird das L-Pegel-Intervall oder die Periode T, in
der das Winkelpositionssignal nicht kontinuierlich erzeugt
wird, als das in der ersten Signalserie POSR enthaltene Be
zugspositionssignal genutzt. Dazu können jedoch auch die Im
pulse mit verschiedenen Pegeln, die in dem kontinuierlich
erzeugten Winkelpositionssignal enthalten sind, genutzt wer
den.
Das Wellenformdiagramm von Fig. 7 zeigt den Betrieb der
vierten Ausführungsform der Motorsteuervorrichtung, wobei ein
Impuls PH, dessen Pegel sich von dem der übrigen Winkel
positionssignalimpulse unterscheidet, erzeugt wird und die
Position des Impulses PH, der den anderen (höheren) Pegel
hat, der Bezugsposition ΘR entspricht.
Im Fall dieser Ausführungsform können die Vorsprünge 81a
(siehe Fig. 3), die um den Außenumfangsrand der auf der Kur
belwelle 11 angebrachten rotierenden Scheibe 12 ausgebildet
sind, fortlaufend ohne Unterbrechungen oder zahnfreie Berei
che 80 vorgesehen sein. Außerdem können anstelle der jewei
ligen Vorsprünge 81a Permanentmagnete (nicht gezeigt) an Po
sitionen vorgesehen sein, die den Bezugspositionen der ein
zelnen Motorzylinder entsprechen (bei jedem Kurbelwinkel von
180° im Fall des Vierzylindermotors).
Durch Anbringen der Permanentmagnete an dem Außenumfangsrand
der rotierenden Scheibe 12 in den Bezugswinkelpositionen, wie
oben beschrieben ist, erscheint in der ersten Signalserie
POSR ein großer Impuls PH bei jeder Bezugsposition ΘR, was
ein einfaches Detektieren der Bezugsposition ΘR erlaubt.
Durch Nutzung des Impulses PH, dessen Pegel oder Amplitude
sich von der der ersten Signalserie POSR unterscheidet, wie
Fig. 7 zeigt, kann ferner die Detektierung der Bezugsposition
ΘR sehr rasch erfolgen, weil es nicht mehr notwendig ist, auf
die Beendigung des Intervalls T des L-Pegels zu warten (siehe
die Fig. 4 bis 6).
Zusätzlich zu den Merkmalen und Vorteilen der vorstehend be
schriebenen Erfindung sind für den Fachmann zahlreiche Modi
fikationen und Kombinationen ersichtlich.
Beispielsweise tritt bei den oben beschriebenen Ausführungs
beispielen eine Überlappung der Phase des Zylindererken
nungssignals für den spezifischen Motorzylinder und derjeni
gen des Bezugspositionssignals auf, so daß die Zylindergruppe
auf der Basis des Pegels des Zylindererkennungssignals an der
Bezugsposition diskriminatorisch erkannt werden kann. Der
gleiche Effekt kann aber erreicht werden, indem die Impuls
dauer (z. B. PW1) des Zylindererkennungssignals für die spezi
fische Zylindergruppe so vorgegeben wird, daß sie von den Zy
lindererkennungssignalen für die andere Motorzylindergruppe
verschieden ist, oder indem alternativ der zusätzliche Impuls
Ps geeignet vorgesehen wird, so daß die interessierende Mo
torzylindergruppe erkannt werden kann. In diesem Fall ist es
nicht notwendig, die Phase des Zylindererkennungssignals mit
der des Bezugspositionssignals in Überlappung zu bringen.
Claims (9)
1. Vorrichtung zum Erzeugen eines Steuersignals zur Steue
rung des Betriebs einer Brennkraftmaschine,
gekennzeichnet durch
- - einen ersten Signaldetektor (81) zum Erzeugen einer er sten Signalserie (POSR), die auf die Rotation einer Kurbelwelle (11) der Brennkraftmaschine bezogen ist;
- - einen zweiten Signaldetektor (82) zum Erzeugen einer zweiten Signalserie (SGC), die auf die Rotation einer Nockenwelle (1) bezogen ist, die mit einem Drehzahlre duzierverhältnis von 1/2 relativ zu der Kurbelwelle (11) angetrieben wird; und
- - eine Steueranordnung (100), um wenigstens einen Parame ter für den Betrieb der Brennkraftmaschine auf der Ba sis von wenigstens einer von der ersten und der zweiten Signalserie zu steuern;
- - wobei die erste Signalserie (POSR) folgendes aufweist: ein Winkelpositionssignal, das in jeder ersten vorbe stimmten Winkelposition synchron mit der Rotation der Kurbelwelle (11) erzeugt wird, und ein Bezugspositions signal, das in jeder zweiten vorbestimmten Winkelposi tion entsprechend einer Bezugsposition jedes der Motor zylinder erzeugt wird;
- - wobei die zweite Signalserie (SGC) ein Zylindererken nungssignal enthält und eine Impulsform des Zylinder erkennungssignals wenigstens für einen gegebenen Motor zylinder von den Impulsformen für die übrigen Motorzy linder verschieden ist und eine Impulsform des Zylin dererkennungssignals für eine Gruppe von Motorzylin dern, die gleichzeitig gesteuert werden können, von der Impulsform für die andere Motorzylindergruppe verschie den ist;
- - wobei die Steueranordnung (100) folgendes aufweist:
- a) eine Bezugspositionssignal-Detektiereinrichtung (101), um das Bezugspositionssignal auf der Basis der ersten Signalserie (POSR) zu detektieren;
- b) eine Zylindergruppe-Erkennungseinrichtung (102), um die Zylindergruppe zumindest auf der Basis der zweiten Signalserie (SGC) zu erkennen;
- c) eine Zylindererkennungseinrichtung (103), um jeden der Motorzylinder zumindest auf der Basis der zwei ten Signalserie (SGC) diskriminatorisch zu erken nen;
- d) eine Steuerzeitpunkt-Recheneinrichtung (104), um Steuerzeitpunkte zur Steuerung des Parameters bzw. der Parameter auf der Basis der Resultate der von der Zylindererkennungseinrichtung (103) durchge führten Zylindererkennung und der zweiten Signal serie (SGC) arithmetisch zu bestimmen; und
- e) eine Abnormalitäts-Entscheidungseinrichtung (105), um bei Erfassung eines Ausfalls in der ersten Si gnalserie (POSR) ein Abnormalitäts-Entscheidungs signal (E) zu erzeugen und an die Zylindererken nungseinrichtung (103) und die Steuerzeitpunkt- Recheneinrichtung (104) abzugeben.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß das Zylindererkennungssignal der zweiten Signal serie (SGC) zur Erkennung der gegebenen einen Zylinder gruppe durch Impulse gebildet ist, die eine Phase ha ben, die diejenige des Bezugspositionssignals über lappt,
- - wobei die Zylindergruppe-Erkennungseinrichtung (102) die Zylindergruppe auf der Basis eines Signalpegels der zweiten Signalserie (SGC) zu einem Zeitpunkt, zu dem das Bezugspositionssignal detektiert wird, erkennt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Steuerzeitpunkt-Recheneinrichtung (104) so aus gebildet ist, daß sie die Steuerzeitpunkte für den bzw. die Parameter durch Zählen von Impulsen des Winkelposi tionssignals arithmetisch bestimmt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß das Bezugspositionssignal von einem Signal gebildet ist, das einem Niedrigpegelintervall der ersten Signal serie (POSR) entspricht, während dessen das Winkelposi tionssignal nicht kontinuierlich erzeugt wird, und
- - daß ein terminales Ende des Niedrigpegelintervalls so gewählt ist, daß es der Bezugsposition von jedem der Motorzylinder entspricht.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß das Bezugspositionssignal aus Impulsen gebildet ist, die in das Winkelpositionssignal eingefügt sind und einen Signalpegel haben, der von demjenigen der Im pulse, die das Winkelpositionssignal bilden, verschie den ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß das Zylindererkennungssignal einen Impuls zur Er kennung des gegebenen einen Zylinders enthält, wobei dieser Impuls eine Impulsdauer hat, die von derjenigen der übrigen Impulse zur Erkennung der übrigen Motorzy linder verschieden ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß das Zylindererkennungssignal einen zusätzlichen Im puls (Ps) enthält, der innerhalb eines vorbestimmten Winkels relativ zu dem Zylindererkennungssignalimpuls erzeugt wird, um den gegebenen einen Motorzylinder zu erkennen.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Zylindererkennungseinrichtung (103) so reali siert ist, daß sie ein Zeitintervall, in dem das Zy lindererkennungssignal erzeugt wird, auf der Basis ei nes Zählwerts des Winkelpositionssignals mißt, um so die einzelnen Motorzylinder auf der Basis der Meßresul tate diskriminatorisch zu erkennen.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Zylindererkennungseinrichtung (103) so reali siert ist, daß sie die einzelnen Motorzylinder auf der Basis von Verhältnissen von Zeitintervallen, in denen die jeweiligen Zylindererkennungssignale erzeugt wer den, erkennt.
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