DE3336976C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1 sowie auf eine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens entsprechend dem Oberbe­ griff des Anspruchs 3.

Es ist bereits eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brenn­ kraftmaschine bekannt (JP-A-57-18 441), bei der ein Kurbel­ wellenwinkelfühler vorgesehen ist, der ein Einheitsimpuls­ signal jedesmal dann erzeugt, wenn die Kurbelwelle sich um ein Grad dreht. Ferner ist ein Hebelfühler vorgesehen, der ein Startimpulssignal jedesmal dann erzeugt, wenn Kraft­ stoff von einer Injektionsdüse in einen Zylinder eingespritzt wird. Die der betreffenden Injektionsdüse zugehörige Pumpe wird von der Kurbelwelle her betätigt. Die erwähnten Impuls­ signale werden Frequenz-Spannungs-Umsetzern zugeführt, deren Ausgangsspannungen der Drehzahl der Kurbelwelle entsprechen. Die so gewonnenen Ausgangsspannungen werden dann mittels eines Vergleichers miteinander verglichen. Das Ausgangs­ signal des betreffenden Vergleichers wird schließlich in einer Rechenschaltung zur Bildung der Drehzahl der Kurbel­ welle verarbeitet. Im Notfall wird dabei die von dem er­ wähnten Hebelfühler abgeleitete Spannung der Rechenschal­ tung zugeführt, in der die dann notwendigen Rechenopera­ tionen ausgeführt werden, um die Kurbelwellendrehzahl zu ermitteln. Damit steht bei der bekannten Vorrichtung stets eine Information über die Drehung der Kurbelwelle zur Verfügung.

Es ist ferner eine fehlersichere Verfahrensweise für elektronische Vorrichtungen bekannt (JP-A 57-1 01 903). Dabei wird ein Impulssignal, das einen Impuls pro Um­ drehung einer Kurbelwelle um ein Grad enthält, zwei Zählern zugeführt. Ein für den oberen Totpunkt kenn­ zeichnendes Signal wird den Rücksetzeingängen der beiden Zähler zugeführt sowie ferner einem Unterbrechungsan­ schluß eines Mikrorechners als Unterbrechungssignal zuge­ leitet. Wenn die beiden Zähler zurückgesetzt sind, be­ ginnen sie die Impulse des erwähnten Impulssignals zu zählen. Während das für den oberen Totpunkt kennzeichnen­ de Signal ständig im Normalbetrieb erzeugt wird, wird von einem Vergleicher ein erstes Koinzidenzimpulssignal jedesmal dann erzeugt, wenn der Zählerstand des einen Zählers mit einem vorgegebenen Wert eines Registers übereinstimmt, welches von dem Mikrorechner her geladen wird. Wenn das für den oberen Totpunkt kennzeichnende Signal verschwunden ist, wird ein zweites Koinzidenz­ impulssignal durch einen weiteren Vergleicher jedesmal dann erzeugt, wenn der Zählerstand des anderen Zählers der beiden Zähler mit einem vorgegebenen Wert eines Re­ gisters übereinstimmt, wobei dieser Wert einem Zeit­ intervall zwischen einem Impuls und dem nächsten Impuls des für den oberen Totpunkt kennzeichnenden Signals im Normalbetrieb entspricht. Dieses zweite Koinzidenz­ impulssignal wird dann anstelle des für den oberen Tot­ punkt kennzeichnenden Signals wirksam. Damit zeigt sich aber, daß auch in diesem Fall stets eine Information über die Kurbelwellendrehung zur Verfügung steht.

Es ist ferner eine digitale Vorrichtung zur Einstellung des Zündzeitpunkts und zur Untersuchung von Brennkraft­ maschinen bekannt (US-PS 38 70 869). Für den Betrieb dieser bekannten Vorrichtung ist es wesentlich, daß stets für den oberen Totpunkt des ersten Zylinders der Brennkraftmaschine kennzeichnende Impulse bereitgestellt werden. Werden solche Impulse nicht bereitgestellt, funktioniert die bekannte Vorrichtung nicht richtig.

Es sind auch schon ein Verfahren und eine Schaltungsan­ ordnung zur digitalen Messung der Rotationsgeschwindig­ keit eines umlaufenden Bauteiles, beispielsweise eines Fahrzeugrades, durch Abtasten mit einem Sensor bekannt (DE-AS 26 35 004), der eine der Rotationsgeschwindigkeit proportionale Folge von Signalen erzeugt, wobei die Periodendauer der Sensorsignale oder ein von der Perioden­ dauer abhängiges Zeitintervall gemessen werden, indem in die Zeit einer Periode oder in das Zeitintervall fallende höherfrequente Zählimpulse konstanter Frequenz eines Impulsgebers mittels eines Zählers gezählt werden. Dabei ist vorgesehen, daß ein bestimmter Auswertebereich festgelegt wird, indem ein zur Auswertung bestimmter Zählbereich mit bestimmten Bereichsgrenzen vorgegeben wird. In Abhängigkeit von diesem Zählbereich und der jeweils gemessenen Anzahl der Zählimpulse wird eine Transformation durchgeführt, derart, daß nach erfolgter Transformation die Anzahl der Zählimpulse in den Aus­ wertebereich, das heißt in den vorgegebenen Zählbereich, fällt. Die erwähnte Transformation wird dabei mit der Maßgabe durchgeführt, daß die Frequenz der Zählimpulse bei Unter- oder Überschreitung des vorgegebenen Zählbe­ reiches so geändert wird, daß die gemessene Anzahl von Zählimpulsen in den vorgegebenen Zählbereich fällt. Diese Maßnahmen genügen jedoch nicht, um die Drehzahl einer Brennkraftmaschine auch dann noch ermitteln zu können, wenn das für die betreffende Drehzahlermittlung üblicherweise verwendete Signal ausgefallen ist.

Es ist schließlich im Zusammenhang mit der elektronischen Drehzahlmessung bekannt (DE-Z. "messen + prüfen" September 1970, Seiten 737-743), durch Zählung einer Taktfrequenz über die Periodendauer eines Meßsignals mit anschließender Umrechung in einer Rechenschaltung einen Drehzahlwert zu ermitteln. Diese Maßnahme genügt jedoch nicht, um die Drehzahl einer Brennkraftmaschine in dem Fall zu ermitteln, daß das für die Ermittlung der Drehzahl normalerweise verwendete Signal ausgefallen ist.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie die Drehzahl einer Brennkraftmaschine auch in dem Fall ermittelt werden kann, daß das für diese Ermittelung normalerweise herangezogene erste Signal aus­ gefallen ist.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Maßnahmen.

Die Erfindung zeichnet sich durch den Vorteil aus, daß auf insgesamt besonders einfache Weise die Drehzahl einer Brennkraftmaschine auch dann noch ermittelt werden kann, wenn das für diese Ermittelung üblicherweise verwendete Signal, das heißt das vorstehend erwähnte erste Signal, ausgefallen ist.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung ergibt sich aus dem Anspruch 2.

Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung dient vorzugsweise eine Schaltungsanordnung, wie sie im Anspruch 3 gekennzeichnet ist. Diese Schaltungsan­ ordnung bringt den Vorteil eines insgesamt besonders ge­ ringen schaltungstechnischen Aufwands mit sich.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 4 und 5.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einem Zeitdiagramm Signale, die beim Verfahren gemäß der Erfindung zur Ermittelung von Um­ drehungen verwendet werden.

Fig. 2 zeigt in einem Schaltschema eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung.

Fig. 3 zeigt in einem Zeitdiagramm die bei dem konven­ tionellen Verfahren zur Ermittelung von Umdrehungen verwendeten Signale.

Fig. 4 zeigt in einem Flußdiagramm die erforderliche Entscheidung und Verarbeitung für den Fall, daß ein Zylinderdiskriminatorsignal verwendet wird.

In Fig. 1 sind mit den Bezugszeichen S 1, S 2 und S 3 ein oberes Totpunktsi­ gnal, ein Zylinderdiskriminatorsignal und ein Taktsi­ gnal bezeichnet. Das obere Totpunktsignal S 1 wird erzeugt, wenn sich der Kolben eines jeden Zylinders einer Brennkraft­ maschine in der Position des oberen Totpunktes befindet, das Zylinderdiskriminatorsignal S 2 ist ein Bezugsignal für die Zylinderunterscheidung bzw. Diskriminierung, die die Korrelation zwischen dem oberen Totpunkt­ signal und dem Zylinder bestimmt. Diese Signale S 1 und S 2 werden beispielsweise mit Hilfe eines Kurbelwellen­ winkelfühlers erzeugt, der von der Art eines elektro­ magnetischen Meßwertgebers ist und der vollständig mit dem Verteiler zusammenhängt. Solche Signale S 1, S 2 und die Vorrichtung zur Erzeugung solcher Signale sind be­ reits bekannt. Das obere Totpunktsignal S 1 und das Zy­ linderdiskriminatorsignal S 2 - beide Signale werden in Form von periodischen Impulsen erzeugt - haben die Pe­ rioden t 1 bzw. t 2. Bei dieser Ausführungsform genügen die Perioden t 1 und t 2 der Beziehung t 2 = 4 t 1. Die Signale S 1 und S 2 werden einem in einer Steuereinheit eingebauten Mikrocomputer zugeführt, und zwar in einem derartigen Verhältnis der Signalerzeugung, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Das Taktsignal S 3 wird mit Hilfe eines Impulsgenerators, der in der Steuereinheit ein­ gebaut ist, erzeugt. Bei dieser Ausführungsform wird das betreffende Signal mit Hilfe eines Zählers 2 er­ zeugt, der ein Grundzeittaktsignal S 5 empfängt und zählt, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Ferner ist bei dieser Ausführungsform die Periode des Taktsignals S 3 z. B. auf 16 µs festgesetzt.

Neben dem oberen Totpunktsignal S 1, dem Zylinderdiskri­ minatorsignal S 2 und dem Taktsignal S 3 (als erstes Takt­ signal) verwendet die vorliegende Erfindung darüber hin­ aus ein zweites Taktsignal S 4, das gezählt wird, um die Drehzahl in dem Fall zu ermitteln, daß das Zylinderdis­ kriminatorsignal S 2 verwendet wird. Das Taktsignal S 4 hat eine Periode t 4, die bei einem Wert festgesetzt ist, der viermal solang ist wie die Periode t 3 des Taktsi­ gnals S 3. Nachdem bei dieser Ausführungsform die Pe­ riode t 3 auf 16 µs festgesetzt ist, wird die Periode t 4 gleich 64 µs.

Das Zeitgeber- bzw. Taktsignal S 4 wird wie das Taktsi­ gnal S 3 auch mit Hilfe des Zählers 2 erzeugt. Die Takt­ signale S 3 und S 4 werden jedoch nicht gleichzeitig bzw. simultan erzeugt. Gewöhnlich wird das erste Taktsignal S 3 in Übereinstimmung mit einem Befehl erzeugt, der von einem Mikroprozessor 3 ausgegeben wird; in dem Fall, daß es unmöglich ist, das obere Totpunktsignal wegen Ausfalls des Sensorsystems für das obere Totpunktsi­ gnal zu ermitteln, wird ein Befehl von dem Mikropro­ zessor 3 ausgegeben, damit das Taktsignal S 4 erzeugt wird.

Gemäß Fig. 2 wird das Taktsignal S 3 oder S 4, das von dem Zähler 2 bereitgestellt wird, einem Zähler 4 zu­ geführt, der nun seinerseits die Anzahl der Impulse des Taktsignals (S 3 oder S 4) während einer Periode (t 1 oder t 2) zählt. Die gezählten Daten werden dem Mikroprozessor 3 zugeführt, in dem die Daten zur Be­ stimmung der Drehzahl einer Brennkraftmaschine be­ nützt werden. Das Bezugszeichen 5 in Fig. 2 bezeich­ net eine Busleitung für die Übertragung der Befehle und Daten.

Bei der oben beschriebenen Konstruktion wird, in dem Fall, daß sich das obere Totpunktsignal S 1 in einem Zustand befindet, in dem es zur Drehzahlermittlung geeignet ist, die Drehzahl einer Brennkraftmaschine bestimmt, indem die Anzahl der Impulse des Taktsignals S 3 wäh­ rend der Periode t 1 des oberen Totpunktsignals S 1 ge­ zählt wird. Wenn es auf der anderen Seite unmöglich wird, das obere Totpunktsignal S 1 zu ermitteln, wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine dadurch bestimmt, daß die Anzahl der Impulse des Taktsignals S 4 während der Periode t 2 des Zylinderdiskriminierungssignals S 2 ge­ zählt wird. Nachdem die Periode t 4 des Taktsignals S 4, das verwendet wird, wenn das Zylinderdiskriminatorsi­ gnal S 2 verwendet wird, das Vierfache der Periode t 3 des Zeittaktsignals S 3 ist, wird die Anzahl der Impul­ se, die während der Periode des Zylinderdiskriminator­ signals S 2 gezählt wird, gleich der Anzahl der Impulse, die während der Periode des oberen Totpunktsignals S 1 gezählt werden, obwohl die Periode t 2 des Zylinderdis­ kriminatorsignals S 2 das Vierfache der Periode t 1 des oberen Totpunktsignals S 1 ist. Folglich läuft der Zäh­ ler 4 nicht über, und zwar sogar dann nicht, wenn das Zylinderdiskriminatorsignal S 2, das eine längere Pe­ riode hat als die Periode des oberen Totpunktsignals S 1, benutzt wird, um die Drehzahl einer Brennkraftma­ schine zu ermitteln; überdies ist es für den Mikropro­ zessor 3 nicht notwendig, in jeder Periode Rechnungen zur Verminderung des gezählten Wertes auf ein Viertel durchzuführen. Deshalb ist es möglich, die Drehzahl mit hoher Genauigkeit über hohe und niedrige Drehzahl­ bereiche zu ermitteln, wie das auch der Fall ist, wenn das obere Totpunktsignal S 1 verwendet wird. Ferner war es bisher beim Verwenden des Zylinderdiskriminatorsi­ gnals S 2 notwendig, daß die Verarbeitung in jeder Periode des Zylinderdiskriminatorsignals S 2 zur Ver­ minderung des gezählten Wertes auf ein Viertel durch­ geführt wurde, während gemäß dem beschriebenen Verfahren nun die Ausgabe eines einzigen Befehls erforder­ lich ist, der das Taktsignal S 3 durch das Takt­ signal S 4 ersetzt, wenn der Ausfall des Sensorsystems für das obere Totpunktsignal festgestellt ist. Dies führt dazu, daß sich die Anzahl der Schritte eines Rechenverarbeitungsprogramms zur Bestimmung der Dreh­ zahl einer Brennkraftmaschine vermindert und daß die gesamte Operation einfacher und schneller wird.

Obwohl bei der obigen Ausführungsform sogar die Impuls­ dauer des Taktsignals S 4 bei einem Wert festgelegt ist, der viermal größer ist als die Impulsdauer des Taktsi­ gnals S 3, ist es nicht immer notwendig, so vorzugehen, solange nur das erste und das zweite Taktsignal in ent­ sprechenden Beziehungen zu dem oberen Totpunktsignal bzw. dem Zylinderdiskriminatorsignal bereitgestellt wer­ den, so daß eine gleiche Anzahl von in einer Periode des oberen Totpunktsignals gezählten Impulsen und jener des Zylinderdiskriminatorsignals bereitgestellt wird. Darüber hinaus ist die Beziehung zwischen den Perioden t 3 und t 4 der Zeittaktsignale S 3 bzw. S 4 gemäß der bzw. durch die Beziehung zwischen den Perioden t 1 und t 2 der des oberen Totpunktsignals S 1 bzw. des Zylinderdiskriminatorsignals S 2 bestimmt. Folglich ist diese Beziehung nicht auf die Beziehung, die in der obigen Ausführungsform gezeigt wird, beschränkt.

Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, kann die Er­ mittelung der Drehzahl einer Brennkraftmaschine, die dazu das Zylinderdiskriminatorsignal heranzieht, in der gleichen Signalverarbeitungsweise durchgeführt wer­ den wie in dem Fall, daß das obere Totpunktsignal ver­ wendet wird, so daß das Zählerüberlaufphänomen beson­ ders im niedrigen Drehzahlbereich nicht auftritt und die Anzahl der Schritte eines Rechenverarbeitungspro­ gramms zur Bestimmung der Drehzahl vermindert ist. Da­ durch ist eine genaue, einfache und schnelle Ermitte­ lung der Drehzahl ermöglicht, und es ist eine effektive Kompensation des Ausfalls des Sensorsystems für das obe­ re Totpunktsignal in einer Brennkraftmaschine erzielt.

Obwohl bei der oben beschriebenen Ausführungsform das zweite Taktsignal erzeugt wird, wenn es unmöglich wird, das obere Totpunktsignal zu ermitteln, kann das betref­ fende Signal dann erzeugt werden, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine unter einen vorbestimmten Wert ab­ sinkt, wobei das Überlaufen des Zählers verhindert wer­ den kann.

Claims (5)

1. Verfahren zur Ermittelung der Drehzahl einer Brenn­ kraftmaschine,
bei dem ein erstes Signal (S 1) verwendet wird, das jedes­ mal erzeugt wird, wenn jeder Kolben der Brennkraftmaschine den oberen toten Punkt erreicht,
bei dem das erste Signal (S 1) zusammen mit einem ersten Taktsignal (S 3) vorgegebener Periode (t 3), die hin­ reichend kleiner ist als die kürzeste Periode (t 1) des ersten Signals (S 1), ausgewertet wird, und
bei dem ein zweites Signal (S 2) erzeugt wird, wenn ein vorbestimmter Zylinder einen vorbestimmten Zeitpunkt des Zylinderzyklus erreicht,
dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn das erste Signal (S 1) ausfällt, ein zweites Taktsignal (S 4) vorgegebener Periode (t 4) erzeugt und zusammen mit dem zweiten Signal (S 2) ausgewertet wird und daß die Periode (t 4) des zweiten Taktsignals (S 4) so bestimmt ist, daß der Quotient der Periode (t 4) des zweiten Taktsignals (S 4) zur Periode (t 3) des ersten Taktsignals (S 3) gleich dem Quotienten der Periode (t 2) des zweiten Signals (S 2) zur Periode (t 1) des ersten Signals (S 1) bei Normalbedingungen für die Drehung der Brennkraftmaschine ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ermittlung der Dreh­ zahl unter Verwendung des zweiten Signals (S 2) in der gleichen Signalverarbeitungsweise durchgeführt wird wie bei Verwendung des ersten Signals (S 1).

3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer den Betrieb der Brennkraft­ maschine steuernden Steuereinheit, die das erste Signal (S 1), das zweite Signal (S 2) und das erste Taktsignal (S 3) zugeführt erhält und die aus den ihr zugeführten Signalen die Drehzahl der Brennkraftmaschine bestimmt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinheit die genannten ersten und zwei­ ten Signale (S 1, S 2) von einer der Brennkraftmaschine zu­ gehörigen Sensoranordnung zugeführt erhält und
daß in der Steuereinheit ein Impulsgenerator (2) vorgesehen ist, der das genannte erste Taktsignal (S 3) erzeugt und der bei Ausfall des genannten ersten Signals (S 1) das zweite Taktsignal (S 4) für die Be­ stimmung der Drehzahl der Brennkraftmaschine bereitstellt, und ein Zähler (4) vorgesehen ist, dem das erste oder zweite Taktsignal (S 3, S 4) zugeführt wird.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit einen Mikroprozessor (3) aufweist, der über Steuerlei­ tungen mit der genannten Sensoranordnung und mit dem Impulsgenerator (2) und dem Zähler (4) verbunden ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator (2) eine Zähleranordnung (2) umfaßt, welche auf ein ihr zugeführtes Grundzeittaktsignal (S 5) hin das erste bzw. zweite Taktsignal (S 3, S 4) erzeugt.