DE69119103T2 - System for the detection of the working stroke of the pistons in an internal combustion engine - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zum Identifizieren von Verbrennungskraftmaschinentakten, insbesondere während des Anlassens und mit spezieller Bezugnahme auf ein elektronisches Zündsystem.The present invention relates to a system for identifying internal combustion engine cycles, particularly during starting and with particular reference to an electronic ignition system.

Elektronische Zündsysteme für Verbrennungskraftmaschinen weisen bekanntermaßen ein elektronisches Steuersystem auf, um die Vorzündung auf der Basis von Signalen zu bestimmen, die von verschiedenen Sensoren empfangen werden (hauptsächlich Motordrehzahl- und Taktsensoren). Wenn diese Systeme auch eine elektronische Einspritzung beinhalten, bestimmt das Steuersystem auf der Basis von weiteren Signalen (Ansaugluftdruck und -temperatur) beispielsweise die Luftdichte innerhalb des Verteilers und die Motordrehzahl und berechnet über Interpolation auf entsprechenden gespeicherten Kennfeldem den Takt der Maschine und die Kraftstoffeinspritzzeit für die Düsen. Solche elektronischen Zündsysteme verwenden Winkelreferenzen, welche auf der Antriebs- und der Verteilerwelle angebracht sind, um dem Steuersystem zu ermöglichen, den Takt jedes Zylinders der Maschine (Ansaugen, Komprimieren, Expandieren, Ausstoßen) zu identifizieren.Electronic ignition systems for internal combustion engines are known to have an electronic control system to determine the ignition advance based on signals received from various sensors (mainly engine speed and stroke sensors). If these systems also include electronic injection, the control system determines, based on other signals (intake air pressure and temperature), for example the air density inside the distributor and the engine speed and calculates the engine stroke and the fuel injection time for the nozzles via interpolation on corresponding stored maps. Such electronic ignition systems use angle references mounted on the drive and distributor shafts to enable the control system to identify the stroke of each cylinder of the engine (intake, compression, expansion, exhaust).

Gegenwärtige Taktidentifikationssysteme verwenden auf der Antriebswelle Winkeireferenzen, deren Anzahl der Anzahl der Maschinenzylinder entspricht und die beispielsweise aus gleichförmig beabstandeten, hervorstehenden Zähnen bestehen. Solche Referenzen werden von einem ersten Sensor erfaßt, der diesen gegenüberliegend angeordnet ist und alle zwei Referenzen über das Steuersystem eine Zündanweisung freigibt. Dieses System erfordert auch einen weiteren Taktsensor, um den Winkel einer Hilfswelle zu erfassen, die sich mit der halben Drehzahl der Antriebswelle, jedoch in genauem Einklang mit dieser, dreht und beispielsweise eine Nockenwelle oder ähnliches ist. Im Falle eines Fehlers des Taktsensors wird das elektronische Zündsystem vollständig wirkungslos, was zu einem Anhalten der Maschine führt, die nur durch Reparieren des Taktsensors wieder gestartet werden kann.Current timing identification systems use angle references on the drive shaft, the number of which corresponds to the number of machine cylinders and which consist, for example, of uniformly spaced, protruding teeth. Such references are detected by a first sensor which is arranged opposite them and every two references releases an ignition command via the control system. This system also requires another timing sensor to detect the angle of an auxiliary shaft that rotates at half the speed of the drive shaft but in exact synchronization with it, such as a camshaft or similar. In the event of a timing sensor failure, the electronic ignition system becomes completely ineffective, causing the machine to stop and can only be restarted by repairing the timing sensor.

In der US-A-4 625 704 ist ein elektronisches Zündsystem mit einem Computer offenbart, vorzugsweise einem Mikroprozessor, der Eingangssignale empfängt, die sowohl für die Maschinendrehzahl als auch die Drehstellung der Maschinenkurbelwelle repräsentativ sind. Der Computer empfängt auch Eingangssignale, welche für das Spannungsniveau der Energiezufuhr für die Batterie repräsentativ sind, und ein Eingangssignal, welches für die Vorzündung repräsentativ ist. Basierend auf diesen Eingangssignalen erzeugt der Computer ein Ausgangssignal, welches über einen Leistungsschalter die Primärwicklung der Zündung elektrisch mit einer Energiequelle verbindet.US-A-4 625 704 discloses an electronic ignition system having a computer, preferably a microprocessor, which receives input signals representative of both the engine speed and the rotational position of the engine crankshaft. The computer also receives input signals representative of the voltage level of the power supply to the battery and an input signal representative of the ignition advance. Based on these input signals, the computer generates an output signal which electrically connects the primary winding of the ignition to a power source via a power switch.

In der Patentanmeldung EP-A-319 496 ist ein Verfahren zum Erzielen einer erhöhten Ladung eines Zündkondensators in einem kapazitiven Zündsystem für eine Verbrennungskraftmaschine offenbart.Patent application EP-A-319 496 discloses a method for achieving an increased charge of an ignition capacitor in a capacitive ignition system for an internal combustion engine.

Dieses Verfahren löst das Problem des Ladens des Zündkondensators während der Maschinenanlaßperiode, bei der die Batteriespannung abfällt und sich sinusförmig in Korrelation mit den Kompressionstakten der Maschine ändert.This method solves the problem of charging the ignition capacitor during the engine cranking period, where the battery voltage drops and changes sinusoidally in correlation with the compression strokes of the engine.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verbrennungskraftmaschinentakt-Identifikationssystem zu schaffen, welches den obigen Nachteil überwindet, also ein Anlassen der Maschine selbst im Falle eines Fehlers des Taktsensors ermöglicht.The object of the present invention is to provide an internal combustion engine cycle identification system which overcomes the above disadvantage, thus enabling the engine to be started even in the event of a cycle sensor failure.

Aus der EP-A-204 221 ist ein Verbrennungskraftmaschinentakt- Identifikationssystem für eine Verbrennungskraftmaschine bekannt, mit:From EP-A-204 221 an internal combustion engine cycle identification system for an internal combustion engine is known, comprising:

einem Kraftstoffversorgungsteil;a fuel supply part;

einem elektronischen Zündsystem mit einem Verteiler und einer Antriebswelle;an electronic ignition system with a distributor and a drive shaft;

einem ersten Sensor zum Erfassen von vorbestimmten Winkelstellungen einer Antriebswelle und zum Ausgeben eines ersten pulsförmigen Signals (5);a first sensor for detecting predetermined angular positions of a drive shaft and for outputting a first pulse-shaped signal (5);

einer Batterie, welche der Maschine eine Spannung liefert;a battery that supplies voltage to the machine;

einem zweiten Sensor zum Erfassen von vorbestimmten Winkelstellungen der Welle des Verteilers und zum Ausgeben eines zweiten pulsförmigen Signals (C);a second sensor for detecting predetermined angular positions of the shaft of the distributor and for outputting a second pulse-shaped signal (C);

Verarbeitungsmitteln, welche die von dem ersten und dem zweiten Sensor erzeugten Signale (5, C) empfangen;processing means which receive the signals (5, C) generated by the first and second sensors;

wobei die Verarbeitungsmittel in der Lage sind, den Takt der Verbrennungskraftmaschine zu identifizieren.wherein the processing means are capable of identifying the cycle of the internal combustion engine.

Im Hinblick auf die obige Aufgabe ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungsmittel enthalten:In view of the above object, the present invention is characterized in that the processing means contain:

- ein Abtastmittel zum Abtasten der Spannung der Batterie beim Starten der Maschine, wobei die Spannung in Abhängigkeit von den Kompressionshüben der Maschine moduliert wird;- a sensing means for sensing the voltage of the battery when starting the machine, the voltage being modulated in dependence on the compression strokes of the machine;

wobei das Abtastmittel in der Lage ist, die Spannung in Übereinstimmung mit Impulsen (5) des ersten Signals abzutasten;wherein the sampling means is capable of sampling the voltage in accordance with pulses (5) of the first signal;

- ein Speichermittel zum Speichern der abgetasteten Spannungen;- a storage means for storing the sampled voltages;

- ein Erfassungsmittel zum Erfassen eines Fehlerzustandes, der durch einen Verlust von wenigstens einem Impuls des zweiten Signals (C) hervorgerufen ist;- a detection means for detecting an error condition caused by a loss of at least one pulse of the second signal (C);

wobei der Fehlerzustand erfaßt wird, wenn die Anzahl von vom ersten Sensor erfaßten, aufeinanderfolgenden Impulsen (5) einen vorbestimmten Grenzwert erreicht;wherein the error condition is detected when the number of consecutive pulses (5) detected by the first sensor reaches a predetermined limit value;

wobei der Fehlerzustand einen Verlust von Information bei der Taktidentifizierung bewirkt;wherein the error condition causes a loss of information in the clock identification;

- ein Vergleichsmittel, das in dem Fall, daß ein Fehler erfaßt wird, ausgewählt wird, um die gespeicherten Abtastwerte der Spannung zu vergleichen;- a comparison means selected, in the event that a fault is detected, to compare the stored voltage samples;

wobei das Vergleichsmittel in der Lage ist, wenigstens einen ersten und einen zweiten benachbarten Abtastwert zu vergleichen;wherein the comparison means is capable of comparing at least a first and a second adjacent sample value;

wobei das Vergleichsmittel in der Lage ist, in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs wenigstens des ersten und des zweiten Abtastwertes ein erstes Rechenmittel oder ein zweites Rechenmittel auszuwählen;wherein the comparison means is capable of selecting a first computing means or a second computing means depending on the result of the comparison of at least the first and second sample values;

wobei das erste und das zweite Rechenmittel eine erste bzw. eine zweite Winkelbeziehung zwischen der oberen Totpunktstellung eines Zylinders der Maschine und Impulsen des ersten Signals (5) festsetzen.wherein the first and second computing means establish a first and a second angular relationship, respectively, between the top dead center position of a cylinder of the machine and pulses of the first signal (5).

Nachfolgend wird beispielhaft eine bevorzugte, nicht einschränkende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. In dieser zeigen:A preferred, non-limiting embodiment of the present invention is described below by way of example with reference to the accompanying drawings. In these:

- Fig. 1 eine schematische Ansicht eines elektronischen Einspritzsystems für eine Verbrennungskraftmaschine, welches das Maschinentakt-Identifikationssystem gemäß der vorliegenden Erfindung enthält;- Fig. 1 is a schematic view of an electronic injection system for an internal combustion engine, which includes the engine cycle identification system according to the present invention;

- Fig. 2 eine schematische Ansicht von einigen Bauteilen des Systems von Fig. 1;- Fig. 2 is a schematic view of some components of the system of Fig. 1;

- Fig. 3 ein Betriebs-Blockdiagramm des Systems gemäß der vorliegenden Erfindung; und- Fig. 3 is an operational block diagram of the system according to the present invention; and

- Fig. 4 eine schematische Ansicht von einer Anzahl von Signalen bei dem System gemäß der vorliegenden Erfindung.- Fig. 4 is a schematic view of a number of signals in the system according to the present invention.

Das System gemäß der vorliegenden Erfindung kann bei Maschinen verwendet werden, welche ein elektronisches Zündsystem mit einem elektronischen Einspritzsystem oder ohne dieses enthalten. Beim dargestellten Beispiel enthält die Maschine auch ein elektronisches Einspritzsystem, also einen bestimmten Typ von Kraftstoffversorgung; wie sich jedoch aus der nachfolgenden Beschreibung ergibt, bezieht sich das System gemäß der vorliegenden Erfindung auch auf den Fall, daß der Kraftstoff durch einen herkömmlichen Vergaser bereitgestellt wird, wobei natürlich vorausgesetzt wird, daß ein elektronisches Zündsystem vorgesehen ist.The system according to the present invention can be used in machines which have an electronic ignition system with or without an electronic injection system. In the example shown, the machine also includes an electronic injection system, that is to say a certain type of fuel supply; however, as will become clear from the description below, the system according to the present invention also applies to the case where the fuel is supplied by a conventional carburettor, provided, of course, that an electronic ignition system is provided.

In Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines elektronischen Einspritzsystems für eine Verbrennungskraftmaschine 101 dargestellt, praktischerweise eine Maschine mit vier Zylindern, die teilweise im Querschnitt dargestellt ist. Das System enthält ein elektronisches Steuersystem 102, welches wiederum in im wesentlichen bekannter Weise einen Mikroprozessor 103 sowie Speicher enthält, in denen Kennfelder hinsichtlich verschiedener Betriebszustände der Maschine 101 enthalten sind. Das Steuersystem 102 enthält auch einen ersten Zähler 104, ein aktualisierbares Speicherregister 105, ein Speicherregister 106 mit adressierbaren Zellen und einen zweiten Zähler 109. Das Steuersystem 102 empfängt Signale von einem Sensor 107, der die Drehzahl der Maschine 101 erfaßt und gegenüber einer Riemenscheibe 108 angeordriet ist, die an einer Antriebswelle 111 angebracht ist, sowie von einem Sensor 112, der den Takt der Maschine 101 erfaßt und innerhalb eines Verteilers 113 angebracht ist, von einem Sensor 114, der den absoluten Druck im Ansaugverteiler 115 der Maschine 101 erfaßt, von einem Sensor 116, der die Lufttemperatur innerhalb des Verteilers 115 erfaßt, von einem Sensor 117, der die Wassertemperatur innerhalb des Kühlmantels der Maschine 101 erfaßt, und einem Sensor 118, der im wesentlichen aus einem Potentiometer besteht und die Einstellung eines Drosselventils 121 erfaßt, welches innerhalb des Ansaugverteilers 115 angeordnet ist und von dem Gaspedal 122 gesteuert wird. Parallel zum Drosselventil 121 ist ein zusätzliches Luftzufuhrventil 123 vorgesehen.In Fig. 1 there is shown a schematic view of an electronic injection system for an internal combustion engine 101, conveniently a four-cylinder engine, shown partially in cross-section. The system includes an electronic control system 102 which in turn includes, in a substantially known manner, a microprocessor 103 and memories containing characteristic maps relating to various operating states of the engine 101. The control system 102 also includes a first counter 104, an updatable storage register 105, a storage register 106 with addressable cells and a second counter 109. The control system 102 receives signals from a sensor 107 which senses the speed of the engine 101 and is arranged opposite a pulley 108 attached to a drive shaft 111, a sensor 112 which senses the stroke of the engine 101 and is arranged within a manifold 113, a sensor 114 which senses the absolute pressure in the intake manifold 115 of the engine 101, a sensor 116 which senses the air temperature within the manifold 115, a sensor 117 which senses the water temperature within the cooling jacket of the engine 101, and a sensor 118 which essentially consists of a potentiometer and detects the setting of a throttle valve 121, which is arranged within the intake manifold 115 and is controlled by the accelerator pedal 122. An additional air supply valve 123 is provided parallel to the throttle valve 121.

Das Steuersystem 102 ist mit Masse und einer Versorgungsbatterie 124 verbunden. Auf der Basis der dem Steuersystem 102 gelieferten Signale werden die Maschinendrehzahl und die Luftdichte verwendet, um die Kraftstoffzufuhr in Abhängigkeit von der benötigten Gemischzusammensetzung zu bestimmen. Parallel zu der obigen Versorgungsleitung verbindet eine zweite Leitung die Batterie 124 mit einem Eingangsanschluß des Steuersystems 102. Aus später erläuterten Gründen enhält die zweite Leitung in Reihenschaltung einen Spannungsteiler 125 und einen Analog-Digital-Umsetzer 126. Das Steuersystem 102 steuert die Öffnungszeit von elektrischen Einspritzvorrichtungen 127, die innerhalb des Ansaugverteilers 115 in der Nähe des Einlaßventils jedes Zylinders angeordnet sind, um die Kraftstoffzufuhr zu den verschiedenen Zylinden der Maschine 101 zu steuern, und es steuert die Kraftstoffeinspritzzeit für den Beginn der Kraftstofflieferung relativ zum Takt (Ansaugen, Komprimieren, Expandieren, Ausstoßen) der Maschine 101. Die elektrische Einspritzvorrichtung 127 wird mit Kraftstoff über einen Druckregler 128 versorgt, der auf den Druck innerhalb des Ansaugverteilers 115 anspricht und eine mit einer (nicht dargestellten) Pumpe verbundene Kraftstoffeinlaßleitung 131 und eine mit einem (nicht dargestellten) Tank verbundene Rückführleitung 132 aufweist. Das Steuersystem 102 ist schließlich mit einer Zündimpuls- Steuereinheit 133 verbunden, welche mit dem Verteiler 113 verbunden ist.The control system 102 is connected to ground and a supply battery 124. Based on the signals provided to the control system 102, the engine speed and the air density are used to determine the fuel supply depending on the required mixture composition. In parallel with the above supply line, a second line connects the battery 124 to an input terminal of the control system 102. For reasons explained later, the second line includes in series a voltage divider 125 and an analog-to-digital converter 126. The control system 102 controls the opening time of electric injectors 127 located within the intake manifold 115 near the intake valve of each cylinder to control the supply of fuel to the various cylinders of the engine 101, and it controls the fuel injection time for the start of fuel delivery relative to the stroke (intake, compression, expansion, exhaust) of the engine 101. The electric injector 127 is supplied with fuel via a pressure regulator 128 which is responsive to the pressure within the intake manifold 115 and a fuel inlet line connected to a pump (not shown). 131 and a return line 132 connected to a tank (not shown). The control system 102 is finally connected to an ignition pulse control unit 133 which is connected to the distributor 113.

In Fig. 2 ist dargestellt, daß die Riemenscheibe 108 vier hervorstehende Zähne 134 aufweist, die in gleichmäßigem Abstand von 900 angeordnet sind, und der Sensor 107 ist dem Durchgang der Zähne 134 gegenüberliegend in einem solchen Winkel angeordnet, daß er den Durchgang erfaßt, beispielsweise relativ zur oberen Totpunktlage jedes Zylinders bei +10º und +100º. Diese Winkel können selbstverständlich zwischen +20º und +0º und zwischen +110º und +90º liegen. Die von dem Sensor 107 bei einer Drehung der Antriebswelle 111 gelieferte Abfolge von Signalen (5) ist in Fig. 4a gezeigt. In Fig. 2 ist weiter dargestellt, daß der Sensor 112 einer Scheibe 135 gegenüberliegend angeordnet ist, die winkelfest an der Welle des Verteilers 113 befestigt ist und zwei hervorstehende Zähne 136 im Abstand von 900 trägt. Der Sensor 112 ist insbesondere innerhalb des Bereichs des Zylinders 3 des Verteilers 113 in einem solchen Winkel angeordnet, daß dann, wenn ein Zahn 134 dem Drehzahlsensor 107 gegenüberliegend angeordnet ist, der erste Zahn 136 der Scheibe 135 27,5º hinter der Achse des Sensors 112 zurückliegt. Die von dem Sensor 112 gelieferte Abfolge von Signalen (C) (Fig. 4b) für jeden kompletten Zyklus der Maschine 101 weist ein erstes Signal 55º hinter dem vorhergehenden Signal vom Sensor 107 und im dargestellten Beispiel 1350 vor der oberen Totpunktlage des Zylinders 3 auf. Das von dem Sensor 112 beim Durchgang des zweiten Zahns 136 gelieferte zweite Signal liegt 135º vor der oberen Totpunktlage des Zylinders 4 und 180º hinter dem ersten Signal vom Sensor 112, weil jede komplette Umdrehung der Scheibe 135 zwei Umdrehungen der Antriebswelle 111 und folglich der Riemenscheibe 108 entspricht. Der Betrieb des Systems zum Identifizieren der Takte der Maschine 101 ist in der oben genannten EP-A-204 221 beschrieben, welche dem italienischen Patent Nr. 1184958 mit dem Titel "Verbrennungskraftmaschinentakt-Identifikationssystem" entspricht, das vom vorliegenden Anmelder am 4.6.1985 eingereicht und am 28.10.1987 erteilt wurde.In Fig. 2 it is shown that the pulley 108 has four protruding teeth 134 which are arranged at an equal distance of 90°, and the sensor 107 is arranged opposite the passage of the teeth 134 at such an angle that it detects the passage, for example relative to the top dead center position of each cylinder at +10º and +100º. These angles can of course be between +20º and +0º and between +110º and +90º. The sequence of signals (5) delivered by the sensor 107 during rotation of the drive shaft 111 is shown in Fig. 4a. In Fig. 2 it is further shown that the sensor 112 is a Disc 135 is arranged opposite it which is fixed at an angle to the shaft of the distributor 113 and carries two protruding teeth 136 spaced 90° apart. The sensor 112 is arranged in particular within the area of the cylinder 3 of the distributor 113 at such an angle that when a tooth 134 is arranged opposite the speed sensor 107, the first tooth 136 of the disc 135 is 27.5° behind the axis of the sensor 112. The sequence of signals (C) (Fig. 4b) supplied by the sensor 112 for each complete cycle of the machine 101 has a first signal 55° behind the previous signal from the sensor 107 and, in the example shown, 135° before the top dead centre position of the cylinder 3. The second signal provided by the sensor 112 upon passage of the second tooth 136 is 135º before the top dead center position of the cylinder 4 and 180º behind the first signal from the sensor 112 because each complete revolution of the disc 135 corresponds to two revolutions of the drive shaft 111 and consequently of the pulley 108. The operation of the system for identifying the strokes of the engine 101 is described in the above-mentioned EP-A-204 221 which corresponds to Italian Patent No. 1184958 entitled "Internal combustion engine stroke identification system" filed by the present applicant on 4.6.1985 and granted on 28.10.1987.

Wie bereits ausgeführt wurde, wird im Falle eines Fehlers des Taktsensors 112 das elektronische Zündsystem vollkommen wirkungslos, und die Maschine 101 stoppt und kann nur durch Reparieren des Sensors 112 wieder gestartet werden. Wie ausführlicher später beschrieben wird, kann das System gemäß der vorliegenden Erfindung durch Abtasten der Spannung der Batterie 124 während des Anlassens aufeinanderfolgende obere Totpunktlagen identifizieren, jedoch nicht den Zylinder mit Kompressionstakt. Das Steuersystem 102 steuert, wenngleich auch zufällig, die Kraftstoffeinspritzung. Wenn die Einspritzung bei anderen Zylindern als bei dem Zylinder mit Ansaugtakt durchgeführt wird, hält das entsprechende Einlaßventil, welches geschlossen ist, den Kraftstoff im Verteiler 115 zurück. Über die Einheit 133 steuert das Steuersystem 102 auch die Zündung des Zylinders mit dem Kompressionstakt. Ein wesentliches Merkmal des Verteilers 113 ist nämlich die Fähigkeit, den Zylinder mit Kompressionstakt zu identifizieren, da die Verteilerwelle winkelfest mit der Scheibe 135 verbunden ist und somit einen genauen Bezug relativ zur Riemenscheibe 108 und folglich zur Antriebswelle 111 hat. Wie bereits ausgeführt wurde, steuert das Steuersystem 102 die Zündung und im Falle eines elektronischen Einspritzsystems auch die Einspritzung. Im Falle von normalen Vergasern wird die Kraftstofflieferung durch die Vergaser selbst reguliert.As already stated, in the event of a failure of the stroke sensor 112, the electronic ignition system becomes completely ineffective and the engine 101 stops and can only be restarted by repairing the sensor 112. As will be described in more detail later, by sensing the voltage of the battery 124 during cranking, the system according to the present invention can identify successive top dead center positions, but not the compression stroke cylinder. The control system 102 controls, albeit randomly, the fuel injection. When injection is performed on cylinders other than the intake stroke cylinder, the corresponding intake valve, which is closed, keeps the fuel in the manifold 115. Through the unit 133, the control system 102 also controls the ignition of the cylinder with the compression stroke. In fact, an essential feature of the distributor 113 is the ability to identify the cylinder with the compression stroke, since the distributor shaft is angularly fixed to the disc 135 and thus has a precise reference relative to the pulley 108 and consequently to the drive shaft 111. As already stated, the control system 102 controls the ignition and, in the case of an electronic injection system, also the injection. In the case of normal carburettors, the fuel supply is regulated by the carburettors themselves.

Unter Bezugnahme auf die Figuren 4d und 4e haben Labortests gezeigt, daß beim Anlassen der Maschine 101 die Spannung Vb der einen elektrischen Hilfsstartmotor versorgenden Batterie 124 so lange abfällt, wie der Anlaßmotor versorgt wird, also von dem Zeitpunkt (t1), an welchem der Anlaßmotor das Anlassen der Maschine 101 beginnt, bis zu dem Zeitpunkt (t2), bei welchem die Maschine 101 tatsächlich angelassen ist. Eine genauere Analyse des Spannungsabfalls hat gezeigt, daß die Batteriespannung relativ zu einem Mittelwert Vbm moduliert wird (δVb), der natürlich zwischen t1 und t2 berechnet wird. Da die Modulation in dem von den Kolben mit Kompressionstakt gebotenen Widerstand besteht, kann sicher gesagt werden, daß jeder Wert -δVb einem Zylinder mit Kompressionstakt entspricht. Mit anderen Worten kann während des Anlassens die Batterie selbst Signale liefern, welche dem Steuersystem 102 ermöglichen, aufeinanderfolgende obere Totpunktlagen zu identifizieren, wobei diese Signale dem Mikroprozessor 103 über den Teiler 125 und den Umsetzer 126 geliefert werden.With reference to Figures 4d and 4e, laboratory tests have shown that when the engine 101 is started, the voltage Vb of the battery 124 supplying an auxiliary electric starter motor drops as long as the starter motor is supplied, i.e. from the time (t1) at which the starter motor begins to start the engine 101 until the time (t2) at which the engine 101 is actually started. A more detailed analysis of the voltage drop has shown that the battery voltage is modulated relative to an average value Vbm (δVb) which is of course calculated between t1 and t2. Since the modulation consists in the resistance offered by the pistons in compression stroke, it can be safely said that each value -δVb corresponds to a cylinder in compression stroke. In other words, during cranking, the battery itself can provide signals which enable the control system 102 to identify successive top dead center positions, these signals being provided to the microprocessor 103 via the divider 125 and the converter 126.

Der Betrieb des Systems zum Identifizieren der Takte der Maschine 101 wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, geht das System von einem Startblock 151 weiter zu einem Block 152, der ein Initialisieren des Mikroprozessors 103 darstellt. Auf den Block 152 folgt der Block 153, welcher das Freigeben der Beobachtungskanäle für die Signale S und C darstellt. Auf den Block 153 folgt Block 154, bei welchem über eine Erkennungsroutine für die Signale 5 und C überprüft wird, ob die Signale vorliegen und ob sie tatsächlich einen Bezug zu den Sensoren 107 und 112 haben. Auf den Block 154 folgt dann Block 155, auf den, wenn das vom Mikroprozessor 3 empfangene Signal vom Sensor 107 stammt, der Block 156 folgt, und dann, wenn es vom Sensor 112 stammt, der Block 157 folgt. Der Block 156 stellt das Lesen der Batteriespannung und das Gewinnen der Spitzenwerte dar, woraufhin Block 158 und daraufhin Block 161 folgen. Der Block 158 steht für ein Speichern des Batteriespannungswertes in einer Tabelle, und der Block 161 steht für das Erhöhen des Zählers 104 um eine Einheit, wodurch konstant die Anzahl der aufeinanderfolgend empfangenen Signale S aktualisiert wird. Der Zähler 104 wird selbstverständlich bei jedem Beginn der Prozedur in Block 152 zurückgesetzt. Auf den Block 161 folgt Block 162, bei welchem die aktualisierte Anzahl der Signale 5 in Block 161 mit der Maximalanzahl verglichen wird. Wenn die Anzahl der Signale S gleich der Maximalanzahl in Block 162 ist, folgt daraufhin Block 163. Im anderen Fall folgt Block 157 auf Block 162, bei welchem die Signale S und C sequentiell in den Zähler 109 eingebracht werden. Auf den Block 157 folgt dann Block 164, in welchem bestimmt wird, ob die Abfolge der Signale 5 und C ausreichend ist, um die Takte der Maschine 101 zu erkennen. Wenn dies nicht der Fall ist, folgt Block 154 auf Block 164; wenn dies der Fall ist, folgt Block 165 auf Block 164. Bei Block 163 werden die dritten und fünften und die vierten und sechsten Batteriespannungswerte addiert sowie die beiden Summen verglichen. Wenn die erste Summe größer oder gleich der zweiten ist, folgt Block 166 auf Block 163.. Im umgekehrten Fall folgt Block 167 auf Block 163. Bei den Blöcken 166 und 167 wird der Mikroprozessor 103 davon informiert, daß das nächste Signal S 100º bzw. 100 vor der oberen Totpunktlage empfangen werden wird. Die Modulation der Batteriespannung in Fig. 4e ist als perfekt sinusförmig bezüglich des Wertes Vbm dargestellt. Tatsächlich besteht sie allerdings aus einer Abfolge von kleinen Senken, bei denen der Wert von einer Senke sogar größer sein kann als die Spitzenwerte, welcher einer benachbarten Senke vorhergehen. Es wurde daher entschieden, die Werte von zwei aufeinanderfolgenden Spitzen und zwei aufeinanderfolgenden benachbarten Senken zu addieren. Anstelle des Blocks 163 könnten selbstverständlich zwei Blöcke verwendet werden, einer zum Vergleichen des dritten und des vierten Werts und der andere zum Vergleichen des fünften und des sechsten Werts. Wenn der dritte Wert größer als der vierte Wert oder gleich diesem ist, folgt auf den ersten Block der Block 167. Im umgekehrten Fall folgt auf den ersten Block der zweite Block, auf welchen dann, wenn der fünfte Wert kleiner als der sechste ist, Block 166 folgt, und dann, wenn dies nicht der Fall ist, Block 167 folgt. Die allerersten Batteriespannungswerte werden ignoriert, da sich herausgestellt hat, daß sich die Spannungsmodulation ab dem dritten Wert besser normalisiert hat. Auf die Blöcke 166 und 167 folgt Block 165, bei dem der Zähler 109 in Übereinstimmung mit der Abfolge der Signale S und C initialisiert wird (Fig. 4c). Auf Block 165 folgt dann ein Schleifenblock 168, bei welchem das Steuersystem 102 das elektronische Zündsystem steuert. Die im Speicher 109 gespeicherte Abfolge der Signale 5 und C wird in einer Serviceroutine in Block 168 verwendet, der für die tatsächliche Steuerung der elektrischen Zündung steht.The operation of the system for identifying the clocks of the machine 101 is described with reference to Fig. 3. As shown in Fig. 3, the system proceeds from a start block 151 to a block 152 which represents initialization of the microprocessor 103. Block 152 is followed by block 153 which represents enabling of the observation channels for the signals S and C. Block 153 block 154 follows, in which a detection routine for signals S and C checks whether the signals are present and whether they actually relate to sensors 107 and 112. Block 154 is then followed by block 155, which is followed by block 156 if the signal received by microprocessor 3 comes from sensor 107, and then block 157 if it comes from sensor 112. Block 156 represents the reading of the battery voltage and the obtaining of the peak values, followed by block 158 and then block 161. Block 158 represents the storing of the battery voltage value in a table, and block 161 represents the incrementing of counter 104 by one unit, thereby constantly updating the number of consecutively received signals S. Counter 104 is of course reset each time the procedure is started in block 152. Block 161 is followed by block 162, where the updated number of signals S in block 161 is compared with the maximum number. If the number of signals S is equal to the maximum number in block 162, block 163 follows. Otherwise, block 157 follows block 162, where signals S and C are sequentially introduced into counter 109. Block 157 is then followed by block 164, where it is determined whether the sequence of signals S and C is sufficient to detect the clocks of machine 101. If not, block 154 follows block 164; if so, block 165 follows block 164. At block 163, the third and fifth and the fourth and sixth battery voltage values are added and the two sums are compared. If the first sum is greater than or equal to the second, block 166 follows block 163. In the opposite case, block 167 follows block 163. At blocks 166 and 167, the microprocessor 103 is informed that the next signal S will be received 100º or 100 before top dead center. The modulation of the battery voltage in Fig. 4e is shown as perfectly sinusoidal with respect to the value Vbm. In fact, however, it consists of a succession of small dips, where the value of a dip can even be greater than the peak values, which precedes an adjacent sink. It was therefore decided to add the values of two consecutive peaks and two consecutive adjacent sinks. Instead of block 163, two blocks could of course be used, one for comparing the third and fourth values and the other for comparing the fifth and sixth values. If the third value is greater than or equal to the fourth value, the first block is followed by block 167. Conversely, the first block is followed by the second block, which is followed by block 166 if the fifth value is less than the sixth, and then, if this is not the case, by block 167. The very first battery voltage values are ignored because it has been found that the voltage modulation has normalised better from the third value onwards. Blocks 166 and 167 are followed by block 165 in which the counter 109 is initialised in accordance with the sequence of signals S and C (Fig. 4c). Block 165 is then followed by a loop block 168 in which the control system 102 controls the electronic ignition system. The sequence of signals 5 and C stored in memory 109 is used in a service routine in block 168, which represents the actual control of the electric ignition.

Der Zähler 104 wird für jedes Signal S um eine Einheit erhöht und für jedes Signal C zurückgesetzt, was bedeutet, daß er von 0 bis zur maximalen Anzahl der Signale S zählen kann, die aufeinanderfolgend zwischen einem Signal C und dem nächsten empfangen werden. Im dargestellten Beispiel einer Vier- Zylinder-Maschine und mit zwei Zähnen 136, einer vorbestimmten Winkelstellung der Sensoren 107 und 112 und einer Drehgeschwindigkeit der Scheibe 135 von gleich der halben Drehgeschwindigkeit der Riemenscheibe 108 beträgt die maximale Anzahl von empfangbaren Signalen S gleich 5, wenn davon ausgegangen wird, daß der Zähler bei 0 beginnt. Der Zähler 104 wird selbstverständlich immer dann auf 0 gesetzt, wenn die Maximalanzahl von Signalen 5 erreicht ist. Die zeitliche Abfolge des Ausgangswertes des Zählers 109 ist in Fig. 4c dargestellt. Der Zähler 109 wird bei jedem von den Sensoren 107 und 112 empfangenen Signal um eine Einheit erhöht, und er kann von 0 bis 9 zählen. Wenn der Maximalwert (9) erreicht ist, setzt das nächste Signal vom Sensor 107 den Zähler auf 0 zurück, so daß derselbe Zyklus von Signalen von den Sensoren 107 und 112 und derselbe Taktzyklus der Maschine 101 wiederholt wird. Somit identifiziert der Ausgangswert von 0 bis 9 des Zählers 109 die Takte der Maschine 101, wie in der EP-A-204 220 beschrieben ist, welche dem italienischen Patent Nr. 1184957 mit dem Titel "Anlaß-Kraftstoffversorgungssystem für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem elektronischen Einspritzsystem" entspricht, welches am 4.6.1985 vom vorliegenden Anmelder angemeldet und am 28.10.1987 erteilt wurde.The counter 104 is incremented by one unit for each signal S and reset for each signal C, which means that it can count from 0 to the maximum number of signals S received consecutively between one signal C and the next. In the example shown of a four-cylinder machine and with two teeth 136, a predetermined angular position of the sensors 107 and 112 and a rotational speed of the disk 135 equal to half the rotational speed of the pulley 108, the maximum number of signals S that can be received is 5 if it is assumed that the counter starts at 0. The counter 104 is of course always set to 0 when the maximum number of signals 5 is reached. The time sequence of the output value of the counter 109 is shown in Fig. 4c. The counter 109 is incremented by one unit for each signal received from the sensors 107 and 112 and can count from 0 to 9. When the maximum value (9) is reached, the next signal from the sensor 107 resets the counter to 0 so that the same cycle of signals from the sensors 107 and 112 and the same cycle of the engine 101 are repeated. Thus, the output value from 0 to 9 of the counter 109 identifies the cycles of the engine 101 as described in EP-A-204 220 which corresponds to Italian Patent No. 1184957 entitled "Starting fuel supply system for an internal combustion engine with an electronic injection system" filed on 4.6.1985 by the present applicant and granted on 28.10.1987.

Wenn die Takte der Maschine 101 identifiziert wurden, steht der Block 168 für die sequentielle Lieferung der Zündimpulse über die Einheit 133, während die Verteilung zu den verschiedenen Zylindern vom Verteiler 113 vorgenommen wird. Im Falle eines elektronischen Einspritzsystems wird der Kraftstoff, wenn der Sensor 112 fehlerfrei ist, so zugeführt, wie in den italienischen Patenten Nr. 1184957 und 1184958 beschrieben ist, wenn der Sensor 112 fehlerhaft ist, wird er in einer allgemein zufälligen Weise zugeführt, wie oben beschrieben wurde.Once the cycles of the engine 101 have been identified, the block 168 represents the sequential delivery of the ignition pulses via the unit 133, while the distribution to the various cylinders is carried out by the distributor 113. In the case of an electronic injection system, if the sensor 112 is faultless, the fuel is supplied as described in Italian patents nos. 1184957 and 1184958, if the sensor 112 is faulty, it is supplied in a generally random manner as described above.

Aus der vorangegangenen Beschreibung sind die Vorteile der vorliegenden Erfindung offensichtlich.From the foregoing description, the advantages of the present invention are obvious.

Sie ermöglicht insbesondere ein Überwinden einer Fehlfunktion des Taktsensors vor dem Anlassen der Maschine, indem die Spannung der Fahrzeugbatterie abgetastet wird, wenn der Anlasser betätigt wird und während der Synchronisation, wobei der Zweck darin liegt zu identifizieren, welches Paar von Batteriespannungswerten sich auf eine entsprechende obere Totpunktlage bezieht. Zu diesem Zweck wurde festgestellt, daß eine Senke in der Modulation der Spannung einem Zylinder mit Kompressionstakt entspricht. Durch einen Vergleich (in Block 163) der abgetasteten Batteriespannungen kann das mit den geringsten Batteriespannungswerten in bezug stehende Paar von Zähnen 134 als repräsentativ für die Referenzen der oberen Totpunktlage bestimmt werden. Somit kann eine Abfolge von Signalen zum Erzeugen der elektronischen Zündimpulse bestimmt werden.It makes it possible in particular to overcome a malfunction of the stroke sensor before starting the engine by sampling the voltage of the vehicle battery when the starter is activated and during synchronization, the purpose being to identify which pair of battery voltage values relates to a corresponding top dead center position. For this purpose, it was found that a dip in the modulation of the voltage corresponds to a cylinder with compression stroke. By comparing From the sampled battery voltages (in block 163), the pair of teeth 134 associated with the lowest battery voltage values can be determined to be representative of the top dead center position references. Thus, a sequence of signals for generating the electronic ignition pulses can be determined.

Dem Fachmann ist klar, daß an dem hier beschriebenen und dargestellten Identifikationssystem Änderungen ausgeführt werden können, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, der in den beigefügten Patentansprüchen festgelegt ist.It will be apparent to those skilled in the art that changes may be made to the identification system described and illustrated herein without departing from the scope of the present invention, which is defined in the appended claims.

Insbesondere kann das System gemäß der vorliegenden Erfindung auf eine Maschine mit einem elektronischen Zündsystem unabhängig davon angewendet werden, ob die Kraftstoffversorgung elektronisch, wie bei einem elektronischen Einspritzsystem, oder mittels eines normalen Vergasers gesteuert wird. Es wird auch darauf hingewiesen, daß das System der vorliegenden Erfindung ein Identifizieren der oberen Totpunktlage an der Stelle von anderen Codierungsverfahren ermöglicht, wie beispielsweise einer fünften Referenz, die in der Nähe von einer der vier Grundreferenzen (134) angeordnet ist und welche ausschließlich dafür verwendet wird, die beiden Basisreferenzen in der Nähe der oberen Totpunktstellung zu identifizieren. Die letztgenannte Lösung weist eine Reihe von Nachteilen auf, beispielsweise die Schwierigkeit, aufgrund des sehr geringen Abstandes zwischen der fünften Referenz und der Basisreferenz zwischen diesen beiden zu unterscheiden, was zu einer Begrenzung der maximal erzielbaren Umdrehungsgeschwindigkeit je Minute führt. Das System gemäß der vorliegenden Erfindung kann zum Verbessern der Leistung von Systemen verwendet werden, welche nur zwei Winkelreferenzen aufweisen, wobei keine zusätzlichen Kosten für die Anbringung von weiteren Vorrichtungen gegenüber den bereits vorhandenen entstehen.In particular, the system according to the present invention can be applied to an engine with an electronic ignition system, whether the fuel supply is controlled electronically, as in an electronic injection system, or by means of a normal carburettor. It is also noted that the system of the present invention makes it possible to identify the top dead center position instead of other coding methods, such as a fifth reference arranged near one of the four basic references (134) and used exclusively to identify the two basic references near the top dead center position. The latter solution has a number of disadvantages, such as the difficulty of distinguishing between the two due to the very small distance between the fifth reference and the basic reference, which leads to a limitation of the maximum achievable rpm. The system according to the present invention can be used to improve the performance of systems having only two angle references without incurring additional costs for adding additional devices to those already present.

Claims (4)

1. Verbrennungskraftmaschinentakt-Identifikationssystem für eine Verbrennungskraftmaschine mit:1. Internal combustion engine cycle identification system for an internal combustion engine with: einem Kraftstoffversorgungsteil;a fuel supply part; einem elektronischen Zündsystem mit einem Verteiler (113) und einer Antriebswelle (111);an electronic ignition system with a distributor (113) and a drive shaft (111); einem ersten Sensor (107) zum Erfassen von vorbestimmten Winkelstellungen einer Antriebswelle (111) und zum Ausgeben eines ersten pulsförmigen Signals (5);a first sensor (107) for detecting predetermined angular positions of a drive shaft (111) and for outputting a first pulse-shaped signal (5); einer Batterie (124), welche der Maschine eine Spannung liefert;a battery (124) which supplies voltage to the machine; einem zweiten Sensor zum Erfassen von vorbestimmten Winkelstellungen der Welle des Verteilers (113) und zum Ausgeben eines zweiten pulsförmigen Signals (C);a second sensor for detecting predetermined angular positions of the shaft of the distributor (113) and for outputting a second pulse-shaped signal (C); Verarbeitungsmitteln (102), welche die von dem ersten und dem zweiten Sensor erzeugten Signale (S, C) empfangen;processing means (102) which receive the signals (S, C) generated by the first and second sensors; wobei die Verarbeitungsmittel (102) in der Lage sind, den Takt der Verbrennungskraftmaschine zu identifizieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungsmittel enthalten:wherein the processing means (102) are capable of identifying the cycle of the internal combustion engine, characterized in that the processing means include: - ein Abtastmittel (156) zum Abtasten der Spannung der Batterie beim Starten der Maschine, wobei die Spannung in Abhängigkeit von den Kompressionshüben der Maschine moduliert wird;- a sensing means (156) for sensing the voltage of the battery when starting the engine, the voltage being modulated in dependence on the compression strokes of the engine; wobei das Abtastmittel in der Lage ist, die Spannung in Übereinstimmung mit Impulsen (S) des ersten Signals abzutasten;wherein the sampling means is capable of sampling the voltage in accordance with pulses (S) of the first signal; - ein Speichermittel (158) zum Speichern der abgetasteten Spannungen;- a storage means (158) for storing the sampled voltages; - ein Erfassungsmittel (162) zum Erfassen eines Fehlerzustandes, der durch einen Verlust von wenigstens einem Impuls des zweiten Signals (C) hervorgerufen ist;- a detection means (162) for detecting an error condition caused by a loss of at least one pulse of the second signal (C); wobei der Fehlerzustand erfaßt wird, wenn die Anzahl von vom ersten Sensor (107) erfaßten, aufeinanderfolgenden Impulsen (5) einen vorbestimmten Grenzwert erreicht;wherein the error condition is detected when the number of consecutive pulses (5) detected by the first sensor (107) reaches a predetermined limit value; wobei der Fehlerzustand einen Verlust von Information bei der Taktidentifizierung bewirkt;wherein the error condition causes a loss of information in the clock identification; - ein Vergleichsmittel (163), das in dem Fall, daß ein Fehler erfaßt wird, ausgewählt wird, um die gespeicherten Abtastwerte der Spannung zu vergleichen;- a comparison means (163) selected, in the event that a fault is detected, to compare the stored voltage samples; wobei das Vergleichsmittel (163) in der Lage ist, wenigstens einen ersten und einen zweiten benachbarten Abtastwert zu vergleichen;wherein the comparison means (163) is capable of comparing at least a first and a second adjacent sample value; wobei das Vergleichsmittel (163) in der Lage ist, in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs wenigstens des ersten und des zweiten Abtastwertes ein erstes Rechenmittel (166) oder ein zweites Rechenmittel (167) auszuwählen;wherein the comparison means (163) is capable of selecting a first calculation means (166) or a second calculation means (167) depending on the result of the comparison of at least the first and second sample values; wobei das erste und das zweite Rechenmittel (166, 167) eine erste bzw. eine zweite Winkelbeziehung zwischen der oberen Totpunktstellung eines Zylinders der Maschine und Impulsen des ersten Signals (5) festsetzen.wherein the first and second computing means (166, 167) establish a first and a second angular relationship, respectively, between the top dead center position of a cylinder of the engine and pulses of the first signal (5). 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungsmittel (102) ein Mittel (155) zum Unterscheiden zwischen dem ersten und dem zweiten Signal (S, C) enthalten, welches bei einer Identifizierung eines von dem ersten Sensor (107) gesendeten Signals (5) das Abtastmittel (156), das Speichermittel (158) und das Erfassungsmittel (162) freigibt.2. System according to claim 1, characterized in that the processing means (102) contain a means (155) for distinguishing between the first and the second signal (S, C), which, upon identification of a signal (5) sent by the first sensor (107), enables the sensing means (156), the storage means (158) and the detection means (162). 3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Erfassungsmittel (162) einen ersten Zähler (104) enthält, der für jeden von erfaßten aufeinanderfolgenden Impulsen des ersten Signals (5) um eine Einheit erhöht wird (161);3. System according to claim 2, characterized in that the detecting means (162) includes a first counter (104) which is increased by one unit (161) for each of the detected consecutive pulses of the first signal (5); wobei der Inhalt des ersten Zählers (104) zurückgesetzt wird, wenn das System gestartet und die Maschine angelassen wird.wherein the content of the first counter (104) is reset when the system is started and the machine is started. 4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spannungsteiler (125) und ein Analog-Digital-Umsetzer (126) in Reihe geschaltet und zwischen der Batterie und einem Eingang der Verarbeitungsmittel (102) angeordnet sind.4. System according to one of the preceding claims, characterized in that a voltage divider (125) and an analog-digital converter (126) are connected in series and arranged between the battery and an input of the processing means (102).