DE3908694C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Abtastung der Kurbelwinkelstellung der Kurbelwelle eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtastung der Kurbelwinkelstellung der Kurbelwelle eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors sowie eine Kurbelwinkelabtasteinrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens, die in der Lage sind, die Betriebszustände der Zylinder bei einer möglichst geringen Umdrehung einer Kurbelwelle des Motors während des Startens des Motors zu unterscheiden, entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 9, wie dies aus der GB 21 57 422 A bekannt ist.

Herkömmlicherweise werden verschiedene Arten von Steuerungen der Motorbetriebszustände, wie z. B. die Kraftstoffeinspritz­ steuerung, die Zündzeitpunktsteuerung etc. bei Mehrzylinder- Verbrennungsmotoren im allgemeinen durchgeführt, indem man die Betriebszustände der jeweiligen Zylinder in Kombination mit dem Kurbelwinkel unterscheidet. Zu diesem Zweck hat man in großem Umfang Kurbelwinkelabtasteinrichtungen verwendet.

Ein typisches Beispiel einer solchen Kurbelwinkelabtastein­ richtung weist einen Kurbelwinkelsensor auf, der ein erstes Signal in Form eines Kurbelwinkelsignals SGT, das repräsentativ ist für den Kurbelwinkel einer gemeinsamen Kurbelwelle, und ein zweites Signal in Form eines Zylinderunterscheidungssignals SGC erzeugt, das verwendet wird, um die spezifischen Betriebszu­ stände der jeweiligen Zylinder zu unterscheiden.

Fig. 7 zeigt ein typisches Beispiel von solchen Signalen zur Verwendung bei einem Vierzylinder-Verbrennungsmotor. In dieser Fig. 7 bezeichnet (a) ein Kurbelwinkelsignal SGT, das repräsen­ tativ ist für den Kurbelwinkel der gemeinsamen Kurbelwelle eines Vierzylinder-Motors. Das Kurbelwinkelsignal SGT weist vier Rechteckimpulse auf, die in ihrer Anzahl den Zylindern des Motors entsprechen und die regelmäßig von einem Kurbelwinkel­ sensor bei vorgegebenen Kurbelwinkeln, also bei 0°, 90°, 180° und 270°, oder in vorgegebenen Winkelabständen, also alle 90°, erzeugt werden. Das bedeutet, der Kurbelwinkelsensor erzeugt vier SGT-Impulse pro Umdrehung der Kurbelwelle in gleichen Winkelabständen.

Andererseits bezeichnet (b) ein Zylinderunterscheidungssignal SGC, das in Kombination mit dem Kurbelwinkelsignal SGT dazu dient, die jeweiligen Zylinder zu unterscheiden, also fest­ zustellen, welcher Zylinder in einem vorgegebenen Betriebszu­ stand oder Hub ist. Das SGC-Signal weist einen einzigen Recht­ eckimpuls auf, der eine größere Impulsbreite hat als die eines SGT-Signalimpulses und der von dem Kurbelwinkelsensor pro Umdrehung der Kurbelwelle zu einem Zeitpunkt erzeugt wird, der einem vorgegebenen Betriebszustand oder Hub eines speziellen Zylinders entspricht, beispielsweise dem Verbrennungshub eines ersten Zylinders #1 in diesem Beispiel.

Dabei erfolgt die Unterscheidung der jeweiligen Zylinder folgendermaßen. Zunächst erzeugt ein nicht­ dargestellter Kurbelwinkelsensor das SGT-Signal und das SGC-Signal, die in eine nicht-dargestellte Steuereinrichtung eingegeben werden, in welcher festgestellt wird, ob das SGC-Signal auf hohem Pegel ist, wenn das SGT-Signal auf hohem Pegel ist. Wenn das Resultat "JA" lautet, dann stellt die Steuereinrichtung fest, daß der vorgegebene Zylinder, also der erste Zylinder #1, sich in dem speziellen Betriebszustand befindet, also dem Verbrennungshub.

Auf der Basis dieser Bestimmung wird der jeweilige Betriebszu­ stand oder Hub der übrigen Zylinder anschließend unterschieden, da die Arbeitsfolge sämtlicher Zylinder vorgegeben ist. Dement­ sprechend ist im wesentlichen eine Umdrehung, also 360° der Kurbelwelle maximal erforderlich, um die Betriebszustände der jeweiligen Zylinder zu unterscheiden.

Fig. 8 zeigt ein anderes Beispiel für ein SGT-Signal und ein SGC-Signal, die von einem Kurbelwinkelsensor zur Verwendung bei einem Vierzylinder-Verbrennungsmotor erzeugt werden. Bei diesem Beispiel ist das SGT-Signal das gleiche wie in Fig. 7, aber das SGC-Signal unterscheidet sich von dem in Fig. 7. Insbesondere umfaßt das SGC-Signal bei diesem Beispiel zwei Arten von Rechteckimpulsen bei einer Umdrehung einer Kurbelwelle.

Einer von ihnen hat eine Impulsbreite, die größer ist als die des anderen, und diese Impulse werden regelmäßig von einem Kurbelwinkelsensor in einem Intervall von 180° oder bei vorgegebenen Kurbelwinkeln, also 0° und 180° erzeugt. Das SGT-Signal und das SGC-Signal werden in eine nicht-dargestellte Steuereinrichtung eingegeben, in der festgestellt wird, wie viele ansteigende und abfallende Flanken des SGT-Signals wäh­ rend der Zeit auftreten, wo das SGC-Signal auf hohem Pegel ist.

Wenn die Anzahl von ansteigenden und abfallenden Flanken, die während des hohen Pegels des SGC-Signals gezählt wurden, den Wert zwei hat, dann wird erkannt, daß ein spezieller Zylinder, z. B. der erste Zylinder #1 in diesem Beispiel der Vierzylinder in einem bestimmten Betriebszustand ist, z. B. im Verbrennungs­ hub. Wenn andererseits die gezählte Anzahl den Wert eins hat, wird erkannt, daß ein anderer spezieller Zylinder, z. B. der vierte Zylinder #4 in diesem Beispiel, sich in einem bestimmten Betriebszustand befindet, z. B. im Verbrennungshub.

Infolgedessen kann auf der Basis des unterschiedenen Zylinders von den Zylindern der jeweilige Betriebszustand der übrigen Zylinder anschließend in gleicher Weise wie beim Fall gemäß Fig. 7 festgestellt und unterschieden werden. Somit ist im wesentlichen eine halbe Umdrehung der Kurbelwelle, also ein Kurbelwinkel von 180°, maximal erforderlich, um die jeweiligen Betriebszustände der Zylinder zu unterscheiden.

Bei den oben beschriebenen firmenintern bekannten Kurbelwinkelabtastein­ richtungen ist es jedoch schwierig, die Betriebszustände der jeweiligen Zylinder in einer kürzeren Zeitspanne als etwa einer halben Umdrehung der Kurbelwelle zu unterscheiden. Infolgedes­ sen können herkömmliche Einrichtungen nicht der Forderung Genü­ ge tun, daß die Unterscheidung der Betriebszustände der Zylin­ der bei einem Mehrzylinder-Verbrennungsmotor in einer möglichst kurzen Zeitspanne durchgeführt werden muß, beispielsweise innerhalb eines Drittels oder eines Viertels einer Umdrehung oder sogar in einem noch kürzeren Intervall, um den Betrieb des Motors, insbesondere sein Startvermögen, zu verbessern.

In der nicht-vorveröffentlichten DE 37 42 675 A1 einer älteren Anmeldung ist ein Kurbelwinkel-Abtastsystem für eine Brennkraftmaschine beschrieben, wobei ein erster Impulsgenerator eine an der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine befestigte Impulsgeneratorscheibe aufweist, um erste Signale zu erzeugen, die Zeitpunkte für die jeweiligen oberen Totpunkte der Zylinder angeben. Ein zweiter Impulsgenerator weist eine an der Nockenwelle der Brennkraftmaschine befestigte Scheibe mit Zähnen in geeigneter Anzahl auf, um zweite Signale zu erzeugen, die jeweils eine vorgegebene Anzahl von Impulsen enthalten und damit einen bestimmten Zylinder bezeichnen. Aus den zweiten Signalen von der Nockenwelle wird ein Zylinderbestimmungssignal erzeugt, während aus den ersten Signalen von der Kurbelwelle und dem Zylinderbestimmungssignal ein Kurbelwinkelsignal erzeugt wird. Im grundsätzlichen Gegensatz zum hier beschriebenen Anmeldungsgegenstand wird dort das Zylinderunterscheidungssignal von der Drehung der Nockenwelle abgeleitet, während in der nachstehend im einzelnen beschriebenen Weise beim Anmeldungsgegenstand sowohl ein Kurbelwellen-Impulssignal als auch ein Zylinderunterscheidungs-Impulssignal aus der Drehung der Kurbelwelle abgeleitet wird.

In der DE 36 08 321 A1 ist eine Einrichtung zum Erfassen der zylinderbezogenen Kurbelwellenstellung beschrieben, wobei zwei Signalgeber vorhanden sind, von denen der eine Signalgeber der Nockenwelle zugeordnet ist, während der andere Signalgeber der Kurbelwelle zugeordnet ist. Beide Signalgeber erzeugen Impulssignale mit Impulsen unterschiedlicher Impulsbreite, wobei zwei vollständige Kurbelwellenumdrehungen erforderlich sind, um die erforderlichen Informationen zu erhalten. Dabei hat das erste Impulssignal eine Vielzahl von kurzen Einzelimpulsen, wobei alle 180° des Kurbelwinkels ein längerer Impuls eingesetzt ist. Die zweiten Impulssignale haben dabei eine regelmäßige Folge von Einzelimpulsen, deren Anzahl und Impulsbreite sich entweder nach jeweils 360° oder nach jeweils 180° in die nächste Art von kontinuierlich erzeugten Impulsen ändert. Eine Zählung der Anzahl von Flanken der Impulse des zweiten Impulssignals wird dort nicht verwendet.

Die DE 35 41 624 A1 beschreibt eine Anordnung zur Identifikation von Winkelimpulsen, um daraus die Winkelstellung der Welle eines Verbrennungsmotors zu ermitteln. Es wird eine Geberanordnung mit einer Geberscheibe verwendet, die auf einem Kreis um ihre Achse Absolutmarken hat. Ferner ist eine Codespur mit Codemarken vorgesehen, die auf derselben Geberscheibe oder auf einer mit ihr gekoppelten Codescheibe angeordnet sein können. Zur Identifizierung eines Winkelimpulses, der von jeder Absolutmarke erzeugt wird, ist jeder Absolutmarke ein Codeelement mit einer für die Absolutmarke charakteristischen Anzahl von Codemarken vorgeschaltet. Um mit einer vorgegebenen Größe und Anzahl von Codemarken möglichst viele Absolutmarken zu erhalten, kann jeder Absolutmarke auch ein Codeabschnitt von zwei oder mehr Codeelementen zugeordnet sein.

Bei dieser Anordnung gemäß der DE 35 41 624 A1 ist auf der Geberscheibe eine Codespur vorgesehen, die von einem Sensor abgetastet wird und die in einer bestimmten Beziehung zu der charakteristischen Absolutmarke steht. Die Codespur steht ihrerseits wiederum in einer bestimmten Beziehung zu der Kurbelwelle, so daß aus der Ermittlung eines Codeabschnitts die Stellung der Zylinder ermittelt werden kann. Zur eindeutigen Ermittlung ist dort sowohl ein Signal mit hohem Pegel als auch ein Signal mit niedrigem Pegel erforderlich, die aber nur dann erhalten werden können, wenn zwei Umdrehungen der Kurbelwelle stattfinden. Eine Auswertung von Impulssignalen mit einer Zählung von sämtlichen Flanken von Impulsen während einer speziellen Periode ist dort nicht vorgesehen.

Die GB 21 57 422 A beschreibt ein Kurbelwinkelabtastsystem für Brennkraftmaschinen, entsprechend dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 9, wobei eine möglichst rasche Ermittlung des Betriebszustandes der jeweiligen Zylinder angestrebt ist. Dort wird eine mit der Kurbelwelle verbundene rotierende Scheibe verwendet, die eine große Anzahl von schmalen Schlitzen und eine kleinere Anzahl von unterschiedlichen Schlitzen besitzt, wobei letztere mit den Zylindern der Brennkraftmaschine korrespondieren, derart, daß die Breiten aller Schlitze unterschiedlich und repräsentativ für bestimmte Zylinder sind.

Bei dieser herkömmlichen Anordnung kann mit einer speziellen Regeleinheit jeder Zylinder anhand des zugeordneten, unterschiedlich breiten Schlitzes erkannt werden, wobei die Anzahl dieser unterschiedlich breiten Schlitze gleich der Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine sein muß, um eine schnelle und sichere Zylindererkennung zu gewährleisten. Dort werden nämlich in den Zeit- oder Zählfenstern der unterschiedlich breiten Schlitze die einlaufenden Impulse von der Vielzahl von schmalen ersten Schlitzen gezählt, um aus diesem Zählergebnis heraus festzustellen, ob es sich bei der gezählten Impulsanzahl um einen ganz bestimmten Schlitz der unterschiedlich breiten Schlitze handelt, so daß der zugeordnete Zylinder auf diese Weise bestimmbar ist.

Mit anderen Worten, bei dem System gemäß der GB 21 57 422 A wird in dem Zylinderunterscheidungs-Impulssignal innerhalb einer Umdrehung der Kurbelwelle eine der Anzahl der vorhandenen Zylinder entsprechende Vielzahl zweiter Impulse mit unterschiedlicher Impulsbreite erzeugt. Die Zylinderunterscheidung erfolgt dadurch, daß innerhalb einer jeweils durch die zweiten Impulse festgelegten Periode die Anzahl der auftretenden Kurbelwinkelimpulse gezählt und ausgewertet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abtastung der Kurbelwinkelstellung der Kurbelwelle eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors anzugeben, die in der Lage sind, die Unterscheidung der jeweiligen Betriebszustände der Zylinder innerhalb einer einzigen Umdrehung der Kurbelwelle zu realisieren, ohne daß es auf eine spezielle Formgebung oder Größe der Marken oder Schlitze an einer Geberscheibe ankommt.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, ein Verfahren der in Rede stehenden Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. eine Vorrichtung der in Rede stehenden Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 9 auszubilden. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Mit dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird die Aufgabe in zufriedenstellender Weise gelöst. Dabei ist es in vorteilhafter Weise nicht nötig, eine große Vielzahl von Impulsen zu erzeugen und diese zu zählen, vielmehr kommt man mit einer relativ geringen Anzahl von Impulsen aus, die bei vorgegebenen Kurbelwinkeln der Zylinder erzeugt werden, die eine gleiche Impulsbreite haben und die von der Anzahl der Zylinder abhängig sind. Das Zylinderunterscheidungs-Impulssignal enthält dann eine Vielzahl von Gruppen von zweiten Impulsen, die alle eine kleinere Impulsbreite haben als die ersten Impulse des Kurbelwinkel-Impulssignals, wobei auch dieses Zylinderunterscheidungs- Impulssignal eine geringe Anzahl von Impulsen aufweisen kann. Dadurch kann der Aufwand bei der Verarbeitung dieser Impulssignale relativ gering gehalten werden.

Die Erfindung wird nachstehend, anhand der Beschreibung von Ausführungs­ beispielen und unter Bezugnahme auf die Zeich­ nungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Steuerschaltung einer Kurbel­ winkelabtasteinrichtung für einen Mehrzylinder- Verbrennungsmotor gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Schaltbild einer Zylinderunterscheidungseinrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ein Wellenformdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels von ersten und zweiten Signalen gemäß der Erfindung, wobei oben ein Kurbelwinkelsignal SGT und darunter ein Zylinderunterscheidungssignal SGC angegeben sind;

Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Betriebes der Kurbelwinkelabtasteinrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 5 eine der Fig. 3 ähnliche Darstellung zur Erläuterung eines zweiten Ausführungsbeispiels von ersten und zweiten Signalen gemäß der Erfindung;

Fig. 6 eine der Fig. 3 ähnliche Darstellung zur Erläuterung eines dritten Ausführungsbeispiels von ersten und zweiten Signalen gemäß der Erfindung;

Fig. 7 eine der Fig. 3 ähnliche Darstellung zur Erläuterung der Wellenformen von ersten und zweiten Signalen bei einer firmeninternen Kurbelwinkelabtasteinrichtung; und in

Fig. 8 eine der Fig. 3 ähnliche Darstellung zur Erläuterung von Wellenformen von ersten und zweiten Signalen gemäß einer anderen firmeninternen Kurbelwinkelabtasteinrichtung.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist eine Kurbelwinkelabtasteinrich­ tung für einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor gemäß der Erfin­ dung allgemein mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet und weist einen ersten Signalgenerator 2, einen zweiten Signalgenerator 3 sowie eine Zylinderunterscheidungseinrichtung 4 auf. Der erste Signalgenerator 2 erzeugt innerhalb einer Umdrehung einer nicht-dargestellten gemeinsamen Kurbelwelle, an die die Kolben der jeweiligen Zylinder angeschlossen sind, ein erstes Signal, das eine Vielzahl von ersten Impulsen umfaßt, die der Anzahl von nicht-dargestellten Zylindern des Motors entsprechen, wobei die ersten Impulse mit jeweils gleicher Impulsbreite nachein­ ander bei vorgegebenen Kurbelwinkeln der Zylinder erzeugt werden.

Der zweite Signalgenerator 3 erzeugt innerhalb einer Umdrehung der Kurbelwelle ein zweites Signal, das eine Vielzahl von Gruppen von zweiten Impulsen umfaßt, wobei jede Gruppe von zweiten Impulsen einen Impulszustand hat, der einem speziellen Betriebszustand von einem der Zylinder entspricht und der sich von denjenigen der anderen Gruppen von zweiten Impulsen unter­ scheidet. Der erste Signalgenerator 2 und der zweite Signal­ generator 3 können von einem einzigen Kurbelwinkelsensor gebildet werden. In diesem Falle erzeugt nämlich der Kurbel­ winkelsensor ein erstes Signal in Form eines Kurbelwinkel­ signals SGT und ein zweites Signal in Form eines Zylinderunter­ scheidungssignals SGC.

Die Zylinderunterscheidungseinrichtung 4 ist elektrisch an die ersten und zweiten Signalgeneratoren 2 und 3 angeschlossen, um die Betriebszustände der jeweiligen Zylinder auf der Basis der ersten und zweiten Signale zu unterscheiden, wobei die Zylin­ derunterscheidungseinrichtung 4 so ausgelegt ist und arbeitet, daß sie eine Unterscheidung der Zylinder vornimmt, indem sie einen speziellen Impulszustand des zweiten Signals abtastet, der innerhalb einer speziellen Periode des ersten Signals auf­ getreten ist. Die Zylinderunterscheidungseinrichtung 4 gibt elektrische Signale ab, welche die so abgetasteten Betriebszu­ stände, z. B. den jeweiligen Hub im Betrieb, die Kurbelwinkel etc. der jeweiligen Zylinder angeben und die für verschiedene Zwecke verwendet werden, z. B. um verschiedene Arten von Motorfunktionen zu steuern, wie z. B. den Zündzeitpunkt, den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt etc.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist die Ausgangsseite der Zylinderunterscheidungseinrichtung 4 an ein Zündsystem 5 eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors angeschlossen, der sechs Zylinder #1 bis #6 aufweist, um den Zündzeitpunkt für die jeweiligen Zylinder zu steuern. Das Zündsystem 5 hat eine erste Zündspule C1 für die ersten und vierten Zylinder #1 und #4, eine zweite Zündspule C2 für die zweiten und fünften Zylinder #2 und #5, eine dritte Zündspule C3 für die dritten und sechsten Zylinder #3 und #6, sowie einen ersten, zweiten und dritten Leistungstransistor PTr1, PTr2 und PTr3, die elektrisch an die Zylinderunterscheidungseinrichtung 4 angeschlossen sind, um die ersten, zweiten und dritten Zündspulen C1 bis C3 zu treiben.

Nimmt man wieder Bezug auf die ersten und zweiten Signalgenera­ toren 2 und 3, so zeigt Fig. 3 ein Beispiel von ersten und zweiten Signalen SGT und SGC, die von den ersten und zweiten Signalgeneratoren 2 bzw. 3 gemäß der Erfindung erzeugt werden. Dieses Ausführungsbeispiel ist für einen Sechszylinder-Verbren­ nungsmotor vorgesehen, der erste bis sechste Zylinder #1 bis #6 hat. Das erste Signal SGT, das von dem ersten Signalgenerator 2 erzeugt wird, weist sechs Impulse jeweils in Form eines Recht­ ecks innerhalb einer Umdrehung der Kurbelwelle auf. Diese ersten Impulse haben gleiche Impulsbreite und entsprechen in ihrer Anzahl der Anzahl von Zylindern.

Die ersten Impulse werden nacheinander bei vorgegebenen Kurbel­ winkeln der Kurbelwelle erzeugt, in diesem Beispiel also in gleichen Winkelabständen von 60°. Das bedeutet, daß das erste Signal sich von niedrigem Pegel auf hohen Pegel bei Kurbel­ winkeln von 0°, 60°, 120°, 180°, 240° und 300° ändert. Anderer­ seits umfaßt das zweite Signal SGC bei diesem Ausführungsbei­ spiel vier verschiedene Gruppen von zweiten Impulsen innerhalb einer Umdrehung der Kurbelwelle, wobei jeder der zweiten Impulse eine kleinere Impulsbreite hat als die ersten Impulse.

Genauer gesagt, das zweite Signal SGC umfaßt die ersten bis vierten Gruppen, die jeweils speziellen Betriebszuständen der jeweiligen Zylinder entsprechen. Die erste Gruppe umfaßt eine Gesamtzahl von vier ansteigenden und abfallenden Flanken, die innerhalb einer speziellen Periode des ersten Signals auf­ treten, also während der Zeit, wo das erste Signal auf niedri­ gem Pegel ist; die zweite Gruppe umfaßt zwei ansteigende und abfallende Flanken insgesamt; die dritte Gruppe umfaßt eine ansteigende oder abfallende Flanke insgesamt; und die vierte Gruppe umfaßt drei ansteigende und abfallende Flanken insge­ samt. Somit hat jede Gruppe von zweiten Impulsen eine Gesamt­ zahl von ansteigenden und abfallenden Flanken, die sich von der der anderen Gruppen unterscheiden.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist die Zylinderunterscheidungs­ einrichtung 4 folgendes auf: eine Eingangsschnittstelle 10, welche von den ersten und zweiten Signalgeneratoren 2 und 3 die jeweiligen Ausgangssignale SGT und SGC erhält; einen Zähler 11 zum Zählen der Gesamtsumme von ansteigenden und abfallenden Flanken von zweiten Impulsen des zweiten Signals SGC, die auftreten, wenn das erste Signal auf niedrigem Pegel ist; eine Zentraleinheit oder CPU 12 zur Unterscheidung der Betriebszu­ stände oder Hübe der jeweiligen Zylinder; einen Festwertspei­ cher oder ROM 13, der elektrisch an die CPU 12 angeschlossen ist, um Basisinformation und Programme zu speichern, die von der CPU 12 verarbeitet werden; einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff oder RAM 14, der elektrisch an die CPU 12 angeschlossen ist, um vorübergehend Daten oder Resultate von Berechnungen zu speichern, die von der CPU 12 durchgeführt werden; und eine Ausgangsschnittstelle 15, die elektrisch an die CPU 12 ange­ schlossen ist, um das Ausgangssignal der CPU 12 an die jewei­ ligen externen Einrichtungen abzugeben, welche die von der CPU 12 erhaltene Information benötigen.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Ausgangsschnitt­ stelle 15 an ein Zündsystem 5 für einen Sechszylinder-Verbren­ nungsmotor angeschlossen. Die CPU 12 hat, wie in Fig. 2 dargestellt, erste bis vierte Eingänge P0 bis P3, die an entsprechende Ausgänge des Zählers 11 angeschlossen sind, sowie einen fünften Anschluß P4 zum Rücksetzen des Zählers 11, einen sechsten Anschluß P5, um an den Zähler 11 ein Signal abzugeben, welches das Inverse des ersten Signals SGT ist, und einen siebten Anschluß P6, der über die Eingangsschnittstelle 10 an den zweiten Signalgenerator 3 angeschlossen ist.

Wie im einzelnen in Fig. 2 dargestellt, weist die Zylinderunter­ scheidungseinrichtung 4 eine Flankenabtastschaltung 20, ein UND-Gatter 21 und einen Zähler 22 auf. Die Flankenabtastschal­ tung 20 enthält ein EXKLUSIV-ODER-Gatter 25, das mit seinem ersten Eingang von zwei Eingängen über die Eingangsschnitt­ stelle 10 an den ersten Signalgenerator 2 angeschlossen ist, und das mit seinem zweiten Eingang über einen Widerstand 26 an einen Verzweigungspunkt zwischen der Eingangsschnittstelle 10 und dem ersten Eingang angeschlossen ist; ein Verzweigungspunkt zwischen dem Widerstand 26 und dem zweiten Eingang des Gatters 25 ist über einen Kondensator 27 geerdet, so daß der Ausgang des EXKLUSIV-ODER-Gatters 25 jedesmal dann auf hohen Pegel geht, wenn das SGC-Signal sich von niedrigem Pegel auf hohen Pegel oder umgekehrt ändert.

Das UND-Gatter 21 ist mit seinem ersten Eingang von zwei Ein­ gängen an den Ausgang des EXKLUSIV-ODER-Gatters 25 angeschlos­ sen, während sein zweiter Eingang an den sechsten Anschluß P5 der CPU 12 angeschlossen ist, so daß der Ausgang des UND- Gatters 21 auf hohen Pegel geht, wenn das Ausgangssignal des EXKLUSIV-ODER-Gatters 25 und das Ausgangssignal des sechsten Anschlusses P5, welches das Inverse des SGT-Signals ist, beide auf hohem Pegel sind. Der Zähler 22 hat einen Takteingang C, der an den Ausgang des UND-Gatters 21 angeschlossen ist, einen Rücksetzeingang R, der an den fünften Anschluß P4 der CPU 12 angeschlossen ist, und erste bis vierte Ausgänge Q0 bis Q3, die an die ersten bis vierten Eingänge P0 bis P3 der CPU 12 angeschlossen sind.

Der Ausgangspegel des fünften Anschlusses P4 der CPU 12 geht jedesmal dann auf hohen Pegel, wenn das SGT-Signal sich von niedrigem Pegel auf hohen Pegel ändert, so daß der Zähler 22 entsprechend zurückgesetzt wird. Somit dient der Zähler 22 zum Zählen, wie oft das Ausgangssignal des UND-Gatters 21 sich geändert hat, während das SGT-Signal auf niedrigem Pegel ist, und zur Lieferung eines Ausgangssignals mit hohem Pegel von einem der Ausgänge Q0 bis Q3, welches der gezählten Anzahl von Malen entspricht. Beispielsweise entsprechen die ersten bis vierten Ausgänge Q0 bis Q3 den Zahlen 1, 2, 3 bzw. 4.

Die Ausgangssignale der Ausgänge Q0 bis Q3 des Zählers 22 werden an die entsprechenden Eingänge P0 bis P3 der CPU 12 angelegt, in der die Unterscheidung der jeweiligen Zylinder durchgeführt wird, und zwar gemäß einer Zylinderunterschei­ dungsroutine eines Steuerprogramms, das vom ROM 13 in die CPU 12 geladen wird oder in anderer Weise darin gespeichert ist. Ein Beispiel einer solchen Zylinderunterscheidungsroutine wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 4 näher erläutert.

Bei der nachstehenden Beschreibung der Betriebszustände der jeweiligen Zylinder und deren Unterscheidung wird auf Fig. 4 Bezug genommen. Bei einem ersten Schritt S1 wird festgestellt, ob die Zahl C, die vom Zähler 22 an die CPU 12 abgegeben wird und die repräsentativ ist für eine Gesamtsumme von ansteigenden und abfallenden Flanken des SGC-Signale innerhalb einer Periode, in der das SGT-Signal auf niedrigem Pegel ist, nicht kleiner als 3 ist. Wenn C < 3 gilt, wird festgestellt, daß der erste und der vierte Zylinder #1 und #4 entweder im Verbren­ nungshub bzw. im Ausstoßhub oder umgekehrt sind, und der erste Leistungstransistor PTr 1 des Zündsystems 5 wird getrieben, um die erste Zündspule C1 zu treiben, um das Luft-Kraftstoff- Gemisch entweder im ersten oder vierten Zylinder #1 bzw. #4 zu zünden.

In diesem Falle ist das Zünden in dem Zylinder, der sich im Ausstoßhub befindet, selbstverständlich nutzlos. Zur gleichen Zeit geht das Steuerprogramm vom Schritt S1 zum Schritt S2 weiter, wo weiterhin festgestellt wird, ob C den Wert 4 hat oder nicht. Wenn das Resultat "JA" lautet, wird erkannt, daß der erste Zylinder #1 im Verbrennungshub ist. Dementsprechend können die jeweiligen Betriebszustände oder Hübe der übrigen Zylinder wegen der vorgegebenen Zündfolge erkannt werden.

In diesem Falle wird somit erkannt, daß der zweite Zylinder #2 im Ausstoßhub ist, so daß ein Kraftstoffeinspritzsystem betätigt wird, um einen nicht-dargestellten zweiten Einspritzer für die Kraftstoffzuführung zum zweiten Zylinder #2 zu treiben. Wenn beim Schritt S2 ein "NEIN" erhalten wird, wenn also C = 3 gilt, so wird erkannt, daß der vierte Zylinder #4 im Verbren­ nungshub ist, und ein nicht-dargestellter fünfter Einspritzer wird angetrieben, um den fünften Zylinder #5 mit Kraftstoff zu versorgen. In diesem Zusammenhang darf darauf hingewiesen werden, daß, sobald einmal der Betriebszustand des ersten oder vierten Zylinders #1 oder #4 beim Schritt S2 erkannt worden ist, sämtliche übrigen Einspritzer für die jeweiligen Zylinder in einer vorgegebenen Folge angetrieben werden können, um den jeweiligen Zylindern Kraftstoff zuzuführen.

Wenn andererseits beim Schritt S1 C < 3 festgestellt wird, so geht das Programm zum Schritt S3 weiter, wo festgestellt wird, ob C = 2 gilt oder nicht. Wenn das Resultat "JA" lautet, wird erkannt, daß die zweiten und fünften Zylinder #2 und #5 jeweils im Verbrennungshub bzw. Ausstoßhub oder umgekehrt sind, und der zweite Leistungstransistor PTr 2 des Zündsystems 5 wird getrieben, um die zweite Zündspule C2 für die zweiten und fünften Zylinder #2 und #5 zu erregen.

Wenn jedoch beim Schritt S3 als Resultat "NEIN" erhalten wird, wird erkannt, daß die dritten und sechsten Zylinder #1 und #6 entweder im Verbrennungshub bzw. Ausstoßhub oder umgekehrt sind. In diesem Falle wird dementsprechend der dritte Leistungstransistor PTr 3 getrieben, um die dritte Zündspule C3 für die dritten und sechsten Zylinder #3 und #6 zu erregen.

Wenn bei dieser Ausführungsform beim Schritt S1 C < 3 festgestellt wird, ist es nicht möglich, bei den Schritten S3 und S4 exakt zu bestimmen, welcher von dem Zylinderpaar im Verbrennungshub oder Ausstoßhub ist, und es ist erforderlich, zu warten, bis C gleich oder größer als 3 wird. Diese Ausfüh­ rungsform dient jedoch im wesentlichen zur Steuerung des Zünd­ systems 5 für einen Sechszylindermotor, bei dem sechs Zylinder in drei Paaren gruppiert sind, so daß zwei Zylinder in jedem Paar stets zur gleichen Zeit gezündet werden.

Zu diesem Zweck ist es somit ausreichend, spezielle Betriebszu­ stände von irgendeinem von drei Zylinderpaaren zu erkennen, und eine solche Erkennung kann durchgeführt werden bei einer Kurbelwellenumdrehung von etwa 60°. Wenn es jedoch aus irgend­ einem anderen Grund erforderlich ist, kann das zweite Signal SGC sechs verschiedene Gruppen von zweiten Impulsen aufweisen, die jeweils einem speziellen Betriebszustand oder Hub des jeweiligen Zylinders entsprechen, um genau und exakt die Betriebszustände der einzelnen Zylinder zu unterscheiden.

Fig. 5 zeigt ein anderes Beispiel von ersten und zweiten Si­ gnalen SGT und SGC zur Verwendung bei einem Sechszylindermotor, wobei sich nur das zweite Signal SGC von dem in Fig. 3 unter­ scheidet, während das erste Signal SGT das gleiche ist wie in Fig. 3. Genauer gesagt, das zweite Signal SGC hat bei dieser Ausführungsform drei verschiedene Gruppen von zwei Impulsen.

Eine erste Gruppe dieser Gruppen entspricht einem speziellen Betriebszustand, z. B. dem Verbrennungshub, des ersten Zylinders #1 und hat eine Gesamtzahl von 3 ansteigenden und abfallenden Flanken, die innerhalb einer speziellen Periode des ersten Signals SGT auftreten, in welcher das erste Signal SGT auf niedrigem Pegel ist; eine zweite Gruppe entspricht einem spezi­ ellen Betriebszustand, z. B. dem Verbrennungshub, des dritten Zylinders #3 und hat eine Gesamtzahl von zwei ansteigenden und abfallenden Flanken, die auftreten, wenn das erste Signal SGT auf niedrigem Pegel ist; und eine dritte Gruppe entspricht einem speziellen Betriebszustand, z. B. dem Verbrennungshub, des fünften Zylinders #5 und hat eine Gesamtzahl von einer ansteigenden oder abfallenden Flanke, die auftritt, wenn das erste Signal SGT auf niedrigem Pegel ist.

Bei dieser Ausführungsform wird somit ein spezieller Betriebs­ zustand von einem der ungeradzahligen Zylinder #1, #3 und #5 zuerst erkannt, und dann werden die jeweiligen Betriebszustände der übrigen Zylinder auf der Basis des ersten erkannten Zylin­ ders erkannt. In diesem Falle wird die Erkennung der Zylinder­ betriebszustände bei einer maximalen Kurbelwellendrehung von etwa 120° durchgeführt.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Beispiel von ersten und zweiten Signalen SGT und SGC zur Verwendung bei einem Achtzylinder- Verbrennungsmotor. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfaßt das erste Signal SGT acht Impulse innerhalb einer Umdrehung der Kurbelwelle, die jeweils speziellen Betriebszuständen, z. B. dem Verbrennungshub von den jeweiligen Zylindern #1 bis #8 entsprechen, und das zweite Signal SGC umfaßt vier verschiedene Gruppen von zweiten Impulsen innerhalb einer Kurbelwellen­ umdrehung.

Eine erste Gruppe dieser Gruppen entspricht einem speziellen Betriebszustand, z. B. dem Verbrennungshub, des ersten Zylin­ ders #1 und hat eine Gesamtzahl von vier ansteigenden und abfallenden Flanken innerhalb einer sepeziellen Periode des ersten Signals SGT, in welcher das erste Signal SGT auf niedrigem Pegel ist; eine zweite Gruppe entspricht einem speziellen Betriebszustand, z. B. dem Verbrennungshub, des dritten Zylinders #3 und hat eine Gesamtzahl von zwei anstei­ genden und abfallenden Flanken, die auftreten, während das erste Signal SGT auf niedrigem Pegel ist; eine dritte Gruppe entspricht einem speziellen Betriebszustand, z. B. dem Verbren­ nungshub des fünften Zylinders #5 und hat eine Gesamtzahl von drei ansteigenden und abfallenden Flanken, die auftreten, während das erste Signal SGT auf niedrigem Pegel ist; und eine vierte Gruppe entspricht einem speziellen Betriebszustand, z. B. dem Verbrennungshub, des siebten Zylinders #7 und hat eine ansteigende oder eine abfallende Flanke insgesamt, die auftritt, während das erste Signal SGT auf niedrigem Pegel ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein spezieller Betriebszu­ stand, z. B. der Verbrennungshub, von irgendeinem der ungerad­ zahligen Zylinder #1, #3, #5 und #7 zuerst erkannt, und die einzelnen Betriebszustände der übrigen Zylinder werden an­ schließend auf der Basis des ersten erkannten Zylinders be­ stimmt. Bei dieser Ausführungsform können somit die jeweiligen Betriebszustände der acht Zylinder #1 bis #8 innerhalb einer maximalen Kurbelwellenumdrehung von etwa 90° erkannt werden.

Obwohl bei den Beispielen gemäß Fig. 5 und 6 die Gruppen von zweiten Impulsen des zweiten Signals SGC den speziellen Betriebszuständen von ungeradzahligen Zylindern entsprechen, können sie statt dessen natürlich auch den speziellen Betriebs­ zuständen von geradzahligen Zylindern entsprechen; das zweite Signal SGC kann auch eine Vielzahl von Gruppen von zweiten Impulsen aufweisen, die in ihrer Anzahl den Zylindern entspre­ chend, wobei jede Gruppe einem speziellen Betriebszustand der jeweiligen Zylinder entspricht.

Bei der vorstehenden Beschreibung werden die ansteigenden und abfallenden Flanken von zweiten Impulsen während der Zeit gezählt, wo das erste Signal SGT auf niedrigem Pegel ist, aber diese Flanken können selbstverständlich auch gezählt werden, wenn das erste Signal SGT auf hohem Pegel ist.

Claims (17)

1. Verfahren zur Abtastung der Kurbelwinkelstellung der Kurbelwelle eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors, um die Betriebszustände der jeweiligen Zylinder festzustellen, wobei ein Kurbelwinkel-Impulssignal (SGT) und ein Zylinderunterscheidungs- Impulssignal (SGC) verwendet werden, die beide von der Drehung der Kurbelwelle abgeleitet werden, und wobei in dem Kurbelwinkel-Impulssignal (SGT) innerhalb einer einzigen Umdrehung der Kurbelwelle eine Vielzahl von ersten Impulsen erzeugt wird, die mit jeweils gleicher Impulsbreite nacheinander bei vorgegebenen Kurbelwinkeln der Zylinder erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vielzahl von ersten Impulsen der vorhandenen Anzahl der Zylinder des Motors entspricht,
daß in dem Zylinderunterscheidungs-Impulssignal (SGC) innerhalb der genannten einzigen Umdrehung der Kurbelwelle eine Vielzahl von Gruppen von zweiten Impulsen erzeugt wird, die alle eine kleinere Impulsbreite haben als die ersten Impulse, wobei jede Gruppe von zweiten Impulsen einen speziellen Impulszustand besitzt, der einer speziellen Periode des Kurbelwinkel- Impulssignals (SGT) entspricht und der sich von dem Impulszustand jeder anderen Gruppe durch die Anzahl der Impulsflanken innerhalb der speziellen Periode unterscheidet,
und daß die Unterscheidung der Zylinder durch Abtasten des jeweiligen Impulszustandes des Zylinderunterscheidungs-Impulssignals (SGC) innerhalb der speziellen Periode des Kurbelwinkels- Impulssignals (SGT) durchgeführt wird, wobei in der speziellen Periode des Kurbelwinkel-Impulssignals (SGT) die Gesamtsumme von ansteigenden und abfallenden Flanken der zweiten Impulse der entsprechenden Gruppe von zweiten Impulsen gezählt und ausgewertet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als spezielle Periode des Kurbelwinkel-Impulssignals (SGT) eine Periode verwendet wird, in der das Kurbelwinkel- Impulssignal (SGT) auf hohem Pegel oder auf niedrigem Pegel ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse des Kurbelwinkel-Impulssignals (SGT) und des Zylinderunterscheidungs-Impulssignals (SGC) Rechteckform haben.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für einen Achtzylindermotor erste Impulse des Kurbelwinkel- Impulssignals (SGT) in Winkelabständen von 45° des Kurbelwinkels verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zylinderunterscheidungs-Impulssignal (SGC) verwendet wird, bei dem die Gruppen von zweiten Impulsen Winkelabstände von 90° des Kurbelwinkels haben.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für einen Sechszylindermotor erste Impulse des Kurbelwinkel- Impulssignals (SGT) in Winkelabständen von 60° des Kurbelwinkels verwendet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zylinderunterscheidungs-Impulssignal (SGC) verwendet wird, bei dem die Gruppen von zweiten Impulsen Winkelabstände von 120° des Kurbelwinkels haben.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zylinderunterscheidungs-Impulssignal (SGC) verwendet wird, bei dem die Gruppen von zweiten Impulsen Winkelabstände von 60° des Kurbelwinkels haben.

9. Kurbelwinkelabtastvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

• - mit einem ersten Signalgenerator (2) zur Erzeugung eines Kurbelwinkel-Impulssignals (SGT) mit einer Vielzahl von ersten Impulsen innerhalb einer einzigen Umdrehung der Kurbelwelle, die nacheinander bei vorgegebenen Kurbelwinkeln der Zylinder mit jeweils gleicher Impulsbreite erzeugt werden,
• - mit einem zweiten Signalgenerator (3) zur Erzeugung eines Zylinderunterscheidungs-Impulssignals (SGC)
• - und mit einer Zylinderunterscheidungseinrichtung (4), die elektrisch an den ersten und den zweiten Signalgenerator (2, 3) angeschlossen ist, um die Betriebszustände der jeweiligen Zylinder zu unterscheiden,

dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Signalgenerator (2) eine Vielzahl von ersten Impulsen liefert, die der vorhandenen Anzahl von Zylindern entspricht,
daß der zweite Signalgenerator (3) innerhalb der genannten einzigen Umdrehung der Kurbelwelle eine Vielzahl von Gruppen von zweiten Impulsen erzeugt, die alle eine kleinere Impulsbreite haben als die ersten Impulse, wobei jede Gruppe von zweiten Impulsen einen Impulszustand besitzt, der einer speziellen Periode des Kurbelwinkel-Impulssignals (SGT) entspricht und der sich von dem Impulszustand jeder anderen Gruppe durch die Anzahl von Impulsflanken unterscheidet,
und daß die Zylinderunterscheidungseinrichtung (4) die Unterscheidung der Zylinder in der Weise durchführt, daß sie während einer speziellen Periode des Kurbelwinkel-Impulssignals (SGT) die Gesamtsumme von ansteigenden und abfallenden Flanken der zweiten Impulse der entsprechenden Gruppe von zweiten Impulsen zählt und auswertet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderunterscheidungseinrichtung (4) die Anzahl der ansteigenden und abfallenden Flanken der zweiten Impulse in der speziellen Periode mißt, in der das Kurbelwinkel-Impulssignal (SGT) entweder auf niedrigem Pegel oder auf hohem Pegel ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Signalgenerator (2, 3) Rechteckimpulssignale liefert.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Signalgenerator (2) für einen Achtzylindermotor die ersten Impulse im Kurbelwinkel-Impulssignal (SGT) in Winkelabständen von 45° des Kurbelwinkels liefert.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Signalgenerator (3) ein Zylinderunterscheidungs- Impulssignal (SGC) liefert, bei dem die Gruppen von zweiten Impulsen in Winkelabständen von 90° des Kurbelwinkels erzeugt werden.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Signalgenerator (2) für einen Sechszylindermotor die ersten Impulse im Kurbelwinkel-Impulssignal (SGT) in Winkelabständen von 60° des Kurbelwinkels liefert.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Signalgenerator (3) ein Zylinderunterscheidungs- Impulssignal (SGC) liefert, bei dem die Gruppen von zweiten Impulsen in Winkelabständen von 120° des Kurbelwinkels erzeugt werden.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Signalgenerator (3) ein Zylinderunterscheidungs- Impulssignal (SGC) liefert, bei dem die Gruppen von zweiten Impulsen in Winkelabständen von 60° des Kurbelwinkels erzeugt werden.