DE19730970B4

DE19730970B4 - Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19730970B4
Application number: DE19730970A
Authority: DE
Inventors: Wataru Fukui
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-02-07
Filing date: 1997-07-18
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2017-07-19
Also published as: JP3264850B2; US5794592A; DE19730970A1; JPH10220333A

Abstract

Brennkraftmaschinen-Steuereinrichtung, enthaltend:
a) eine Winkelsensoranordnung (10A) mit einem Kurbelwinkelsensor zum Erfassen eines Drehwinkels einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine und zur Ausgabe eines Kurbelwinkelsignals (SGTP), das für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine einen Impuls für einen ersten Referenzkurbelwinkel (B75°) und einen Impuls für einen zweiten Referenzkurbelwinkel (B5°) aufweist, und einem Zylinder-Identifikationssensor zur Ausgabe eines Zylinder-Identifikationssignals (SGCP), und
b) eine Steuerschaltung (34A, 34B) zum Berechnen von Steuerparametern für den Betrieb der Brennkraftmaschine auf Grundlage des Kurbelwinkelsignals (SGTP) und des Zylinder-Identifikationssignals (SGCP) und zum Ausgeben von Ansteuersignalen an die Stellglieder der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von den Steuerparametern,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel der Brennkraftmaschinen-Steuereinrichtung derart ausgebildet sind, dass
c) das Zylinder-Identifikationssignal (SGCP) phasenversetzt ist zu dem einem ersten Zylinder (#2, #1, #3, #4) zugeordneten Impuls für den zweiten Referenzkurbelwinkel (B5°) und zu dem einem zweiten Zylinder (#2, #1, #3, #4) zugeordneten Impuls für den ersten Referenzkurbelwinkel (B75°), wobei der zweite Zylinder...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschinen-Steuereinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise in DE 196 09 872 A1 beschrieben, die eine Vorrichtung zum Steuern eines Verbrennungsmotors beschreibt, bei der eine Motorzylinderidentifikation erfolgt, während gleichzeitig eine Backupsteuerung bei Auftreten einer Anomalität sichergestellt ist. Hierzu wird vorgeschlagen, eine erste Signalserie aus der Bewegung einer Kurbelwelle derart abzuleiten, dass sie ein Winkelpositionssignal sowie Pegelintervalle enthält, welche jeweils den unterschiedlichen Zylindergruppen entsprechen. Zudem enthält eine zweite Signalserie Zylinderidentifikationspulse.
Ferner ist in DE 42 22 146 A1 eine Identifizierungsvorrichtung für die Zylinder eines Verbrennungsmotors beschrieben, bei der ein Identifizierungssignal für die Zylinder aus einer Nockenwellenumdrehung synchron zur Drehung der Nockenwelle erzeugt wird. Ferner wird synchron zur Drehung einer Kurbelwelle ein Impulssignal erzeugt, welches eine Reihe von Impulsen aufweist, von denen jeder einer vorbestimmten ersten bzw. zweiten Kurbelposition der einzelnen Zylinder entspricht.
Weiterhin ist in DE 43 20 028 A1 eine Regelvorrichtung für einen Verbrennungsmotor beschrieben, die selbst in einem normalen Betriebszustand des Verbrennungsmotors die Fortführung der Regelung ermöglicht.
Zudem ist in DE 195 13 597 A1 eine Zylindererkennungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine beschrieben, bei dem ein Signal, das sowohl die Funktion eines Kurbelwinkel-Referenzsignals als auch eines Zylindererkennungssignals hat, aus einer Serie von Signalen so generiert wird, dass die Vorrichtung einen bestimmten Zylinder fehlerfrei erkennt.
Weiterhin zeigt 9 einen schematischen Aufbau einer herkömmlichen Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, die zum Beispiel in der JP 58220963 A und dergleichen beschrieben ist. 10 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm, das die Ausgangswellenform eines Winkelsensors in 9 zeigt, und 11 ist ein Flußdiagramm, das einen Zylinderunterscheidungs- oder Bestimmungsbetrieb zeigt, der von der in 9 gezeigten herkömmlichen Steuereinrichtung ausgeführt wird, und 12 und 13 sind Zeitsteuerungsdiagramme, die einen fehlerhaften Steuerbetrieb zeigen, der von der herkömmlichen Steuereinrichtung ausgeführt wird.
In 9 erfaßt eine Winkelsensoranordnung 10, die an einer Kurbelwelle oder einer Nockenwelle (nicht gezeigt) einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, den Drehwinkel der Brennkraftmaschine und gibt individuell ein Kurbelwinkelsignal SGT, das den Referenzkurbelwinkel jedes Zylinders anzeigt, und ein Zylinder-Identifikationssignal SGC zum Identifizieren jedes Zylinders aus.
Gewöhnlicherweise umfaßt die Winkelsensoranordnung 10 einen Kurbelwinkelsensor und einen Zylinder-Identifikationssensor (nicht gezeigt). Der Kurbelwinkelsensor zum Erzeugen des Kurbelwinkelsignals SGT ist an der Kurbelwelle angeordnet und der Zylinder-Identifikationssensor zum Erzeugen des Zylinder-Identifikationssignals SGC ist an der Nockenwelle angeordnet, deren Umdrehungen gegenüber denjenigen der Kurbelwelle um die Hälfte verringert sind.
Verschiedene Sensoren 12 einschließlich eines Einlaßluftmengen-Sensors, eines Wassertemperatur-Sensors, eines Startschalters und dergleichen erfassen den Betriebszustand D der Brennkraftmaschine und erzeugen verschiedene Erfassungssignale, die den Betriebszustand D zeigen.
Einspritzer 16, die in Entsprechung zu den jeweiligen Zylindern der Brennkraftmaschine angeordnet sind, spritzen eine vorgegebene Kraftstoffmenge durch Ansteuern der Kraftstoffeinspritzventile der jeweiligen Zylinder zu vorgegebenen Zeitgaben ein.
Zündspulen 18a und 18b, die in Entsprechung zu jedem der Zylinder der Brennkraftmaschine angeordnet sind, sind aus einem Transformator mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung zusammengesetzt und eine hohe Zündspannung wird an die Zündkerze 20 jedes Zylinders von der Sekundärwicklung angelegt.
Der oben gezeigte Fall ist so angeordnet, daß ein Paar Zündspulen 18a und 18b vorgesehen sind und die Zündkerzen 20 der #1 und #4 Zylinder mit den jeweiligen einen Enden einer der Zündspulen oder der Zündspule 18a verbunden sind und die Zündkerzen 20 der #3 und #2 Zylinder mit den jeweiligen einen Enden der anderen der Zündspulen oder der Zündspule 18b verbunden sind. Deshalb werden die jeweiligen einen Paare der Zylinder, d.h. die #1 und #4 Zylinder und die #3 und #2 Zylinder jeweils gleichzeitig gezündet.
Leistungstransistoren 22a und 22b, die zu den Primärwicklungen der jeweiligen Zündspulen 18a und 18b in Reihe geschaltet sind, unterbrechen Primärströme i1a und i1b, die an die jeweiligen Primärwicklungen fließen, und erzeugen eine erhöhte Hochspannung von den Sekundärwicklungen der jeweiligen Zündspulen 18a und 18b.
Eine ECU (elektronische Steuereinheit) 30, die aus einem Mikrocomputer gebildet ist, umfaßt eine Eingangsschnittstelle 32, eine Steuerungs/Arithmetik-Betriebsschaltung 34 und eine Ausgangsschnittstelle 36. Die Eingangsschnittstelle 32 holt das Kurbelwinkelsignal SGT, das Zylinder-Identifikationssignal SGC und den Betriebszustand D und gibt diese der Steuerungs/Arithmetik-Betriebsschaltung 34 ein.
Die Steuerungs/Arithmetik-Betriebsschaltung 34 berechnet die jeweiligen Steuerungszeitgaben für die Einspritzer 16 und die 18a und 18b auf Grundlage der verschiedenen Typen von Information SGT, SGC und D durch die Eingangsschnittstelle 32 und erzeugt Ansteuersignale an jeweiligen Stellgliedern, d.h. Ansteuersignale J1–J4 an den jeweiligen Einspritzern 16 und Ansteuersignale P1 und P2 an den Zündspulen 18a und 18b entsprechend der jeweiligen Steuerzeitgaben.
Die Ausgangsschnittstelle 36 gibt die Ansteuersignale J1–J4 aus und steuert die Einspritzer 16 der jeweiligen Zylinder an und gibt außerdem die Ansteuersignale P1 und P2 aus, um dadurch die Leistungstransistoren 22a und 22b anzusteuern.
Das heißt, das Ansteuersignal P1 der Zündspule 18a (Basisstrom des Leistungstransistors 22a) schaltet den Leistungstransistor 22a intermittierend ein, um dadurch den an die Zündspule 18a gelieferten Primärstrom i1a auszuschalten, und das Ansteuersignal P2 an der Zündspule 18b (Basisstrom des Leistungstransistors 22b) schaltet den Leistungstransistor 22b intermittierend ein, um dadurch den an die Zündspule 18b zugeführten Primärstrom i1b intermittierend abzuschalten.
In 10 ist das Kurbelwinkelsignal SGT aus einem Impulssignal gemäß der Drehung der Kurbelwelle gebildet und die Anstiegsflanken von jeweiligen Impulsen zeigen einen ersten Referenzkurbelwinkel B75° (75° vor TDC) entsprechend der jeweiligen Zylinder (#1–#4) und die fallenden Flanken davon zeigen einen zweiten Referenzkurbelwinkel B5° (5° vor TDC).
Es sei darauf hingewiesen, daß der erste Referenzkurbelwinkel B75° der Zeitgabe entspricht, bei der eine anfängliche Stromzuführung beginnt und der zweite Referenzkurbelwinkel B5° entspricht der Zeitgabe, zu der eine anfängliche Zündung in der Nähe eines oberen Totpunkts der Kompression ausgeführt wird.
Das Zylinder-Identifikationssignal SGC weist Impulse auf, die von den Impulsen des Kurbelwinkelsignals SGT versetzt sind, was den #1 und #4 Zylindern entspricht und erzeugt einen Pegel (H, L) an den jeweiligen Flanken (erster und zweiter Referenzkurbelwinkel) des Kurbelwinkelsignals SGT in einer vorgegebenen Abfolge, um dadurch die jeweiligen Zylinder (#1–#4 Zylinder) zu spezifizieren.
Deshalb können die #1 und #4 Zylinder durch den Pegel "1" des Zylinder-Identifikationssignals SGC an den ansteigenden Flanken des Kurbelwinkelsignals SGT (erster Referenzkurbelwinkel) B75° identifiziert werden und ein spezifischer Zylinder, d.h. der #1 Zylinder kann durch den Pegel "1" des Zylinderidentifikationssignals SGC an der abfallenden Flanke des Kurbelwinkelsignals SGT (dem zweiten Referenzkurbelwinkel) B5° identifiziert werden.
Als nächstes wird der Betrieb der in 9 gezeigten herkömmlichen Brennkraftmaschinen-Steuereinrichtung unter Bezugnahme auf die 10 und 11 beschrieben.
Da der Pegel des Zylinderidentifikationssignals SGC an dem ersten Referenzkurbelwinkel 75° (siehe 10) sich alternierend auf die H und L Pegel in einem gewöhnlichen Betrieb ändert, kann die Steuerungs/Arithmetik-Betriebsschaltung 34 eine Gruppe von Zylindern identifizieren, die gleichzeitig gezündet werden (Gruppenzündung).
Da der Pegel des Zylinder-Identifikationssignals SGC an dem zweiten Referenzkurbelwinkel B5° auf den H Pegel nur an dem spezifischen Zylinder (#1 Zylinder) eingestellt wird, kann die Steuerungs/Arithmetik-Betriebsschaltung 34 den spezifischen Zylinder identifizieren.
Wenn das Zylinder-Identifikationssignal SGC ein wie in 10 gezeigtes eingestelltes Muster aufweist, können die jeweiligen Zylinder auch aus den Pegeln des Zylinder-Identifikationssignals SGC an dem Paar von Flanken B5° und B75° der jeweiligen Impulse des Kurbelwinkelsignals SGT spezifiziert werden.
Das heißt, wenn die Pegel des Zylinder-Identifikationssignals SGC an den jeweiligen Referenzkurbelwinkeln B5° und B75° "0,1" sind, werden "die #1, #4 Zylinder" spezifiziert (wenn jedoch der Pegel an der nächsten Flanke B5° "1" ist, wird der #1 Zylinder spezifiziert), wenn die Pegel "1, 0" sind, wird "der #3 Zylinder" spezifiziert und wenn die Pegel "0, 0" sind, wird "der #2 Zylinder" als ein entsprechender Zylinder oder Zylinder jeweils spezifiziert.
In 11, die den Zylinder-Identifizierungsbetrieb zeigt, bestimmt die Steuerungs/Arithmetik-Betriebsschaltung 34 in der ECU 30 zuerst, ob die ansteigende Flanke des Kurbelwinkelsignals SGT (Referenzkurbelwinkel B75°) gegenwärtig eingegeben wird oder nicht (Schritt S1) und wenn der Referenzkurbelwinkel B75° eingegeben wird (d.h. JA), dann bestimmt die Steuerungs/Arithmetik-Betriebsschaltung 34, ob der Pegel des Zylinder-Identifikationssignals SGC "1" ist oder nicht (Schritt S2).
Wenn bestimmt wird, daß der Pegel des Zylinder-Identifikationssignals SGC an den Referenzkurbelwinkeln B75° "1" ist (d.h. JA), wird erkannt, daß das Kurbelwinkelsignal SGT sich gegenwärtig bei B75° des #1 oder #4 Zylinders befindet (Schritt S3) und der Prozeß kehrt zurück.
Wenn demgegenüber im Schritt S2 bestimmt wird, daß der Pegel des Zylinder-Identifikationssignals SGC an dem Referenzkurbelwinkel B75° nicht "1" ist (d.h. NEIN), wird erkannt, daß sich das Kurbelwinkelsignal SGT bei B75° des #2 oder #3 Zylinders befindet (Schritt S4) und der Prozeß kehrt zurück.
Wenn andererseits im Schritt S1 bestimmt wird, daß der Referenzkurbelwinkel B75° nicht eingegeben wird (d.h. NEIN), dann wird danach bestimmt, ob die abfallende Flanke des Kurbelwinkelsignals SGT (der Referenzkurbelwinkel B5°) gegenwärtig eingegeben wird oder nicht (Schritt S5).
Wenn bestimmt wird, daß der Referenzkurbelwinkel B5° eingegeben wird (d.h. JA), wird bestimmt, ob der Pegel des Zylinder-Identifikationssignals SGC zu der Zeit "1" ist oder nicht (Schritt S6) und wenn bestimmt wird, daß der Pegel "1" ist (d.h. JA), dann wird erkannt, daß sich das Kurbelwinkelsignal SGT gegenwärtig bei B5° des #1 Zylinders befindet (Schritt S7) und der Prozeß kehrt zurück (Schritt S7).
Wenn demgegenüber bestimmt wird, daß der Pegel des Zylinder-Identifikationssignals SGC bei dem Referenzkurbelwinkel B5° nicht "1" ist (d.h. NEIN), wird kein Zylinder spezifiziert und der Prozeß kehrt zurück so wie er ist.
Wenn die jeweiligen Zylinder wie voranstehend beschrieben, identifiziert werden, erfaßt die Steuerungs/Berechnungsschaltung 34 den Betriebszustand der Brennkraftmaschine auf Grundlage des Kurbelwinkelsignals SGT und des Zylinderidentifikationssignals SGC von der Winkelsensoranordnung 10 und dem Betriebszustands-Erfassungssignal D von den verschiedenen Sensoren 12 und außerdem berechnet sie die Steuerparameter (Zeitgabe, bei der Kraftstoff eingespritzt wird, Zündzeitgabe und dergleichen) jedes Zylinders unter Verwendung der jeweiligen Referenzkurbelwinkel B75° und B5° als Steuerreferenzen.
Deshalb werden die Ansteuersignale J1–J4 an den Einspritzern 16 sequentiell entsprechend der jeweiligen Zylinder zu optimalen Steuerzeitgaben gemäß dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine erzeugt und das Ansteuersignal P1 des Leistungstransistors 22a (Zündspule 18a) und das Ansteuersignal P2 an dem Leistungstransistor 22b (Zündspule 18b) werden alternierend an den jeweiligen Gruppen der Zylinder erzeugt.
Die Leistungstransistoren 22a und 22b werden durch die Ansteuersignal P1 und P2 alternierend eingeschaltet, um dadurch die an die jeweiligen Zündspulen 18a und 18b gelieferten Primärströme i1a und i1b abzuschalten, so daß die Zündkerzen 20 der jeweiligen Zylinder sequentiell für eine Zündsteuerung entladen werden.
Gewöhnlicherweise werden die Zeitgaben, bei denen die Primärströme i1a und i1b abgeschaltet werden (Zündzeitgaben), auf die Nähe des zweiten Referenzkurbelwinkels B5° eingestellt, d.h. auf die Nähe eines oberen Totpunkts der Kompression.
Ferner führt die Steuerungs/Arithmetik-Betriebsschaltung 34 die Zeitgebersteuerung unter Verwendung der jeweiligen Referenzkurbelwinkel B75° und B5° als Startpunkte aus, wenn die Brennkraftmaschine einen Betrieb startet oder wenn die Brennkraftmaschine bei einer niedrigen Drehgeschwindigkeit arbeitet, bei der das Kurbelwinkelsignal SGT einen großen Betrag einer zyklischen Veränderung aufweist, aber eine Bypass- oder Umgehungssteuerung ausführt, bei der die Zuführung der Primärströme i1a und i1b zu dem Referenzkurbelwinkel B75° gestartet wird und die Zuführung bei dem zweiten Referenzkurbelwinkel B5° abgeschaltet wird.
Die Steuerungs/Arithmetik-Betriebsschaltung 34 steuert die Einspritzer 16 und die Zündspulen 18a und 18b der jeweiligen Zylinder auf optimale Zeitgaben gemäß dem Betriebszustand.
Wenn jedoch ein Startschalter während eines Kompressionshubs (an einer Kurbelwinkelposition von dem oberen Totpunkt) durch einen Betriebsfehler eines Betreibers beim Start der Maschine ausgeschaltet wird, bevor die Brennkraftmaschine vollständig ihren Startbetrieb beendet, dann stoppt die Brennkraftmaschine, indem sie rückwärts gedreht wird.
Da in diesem Fall die Steuerung/Arithmetik-Betriebsschaltung 34 die Rückwärtsdrehung nicht erkennen kann, schaltet sie den Primärstrom i1 (i1a oder i1b) fälschlicherweise ab. Somit gibt es eine Möglichkeit, daß die Brennkraftmaschine beschädigt wird.
Wenn beispielsweise die Brennkraftmaschine an einem Zeitpunkt t2 umgekehrt wird, unmittelbar nachdem sie durch den ersten Referenzkurbelwinkel B75° des #1 Zylinders in der normalen Drehung (während eines Kompressionshubs) geht, wie in 12 gezeigt, beginnt die Steuerungs/Arithmetik-Betriebsschaltung 34 die Zuführung des Primärstroms i1a an den #1 Zylinder bei dem ersten Referenzkurbelwinkel B75° (Zeitpunkt t1) bei der normalen Drehung und identifiziert dann den ersten Referenzkurbelwinkel B75° (Zeitpunkt t3) nach der Rückwärtsdrehung (Zeitpunkt t2) fehlerhaft als den zweiten Referenzkurbelwinkel B5° und zündet durch Abschalten des Primärstroms i1a die Zündkerze an einem übermäßig vorgerückten Winkel.
Ferner wird die Brennkraftmaschine an einem Zeitpunkt t4 umgekehrt, unmittelbar nachdem sie durch den zweiten Referenzkurbelwinkel B5° des #4 Zylinders bei einer normalen Drehung (während eines Kompressionshubs) geht, wie in 13 gezeigt ist und die Steuerungs/Arithmetik-Betriebsschaltung 34 beginnt die Zuführung des Primärstroms i1b an den #2 Zylinder durch fehlerhaftes Identifizieren des zweiten Referenzkurbelwinkels B5° (Zeitpunkt t5) nach einer Rückwärtsdrehung (Zeitpunkt t4) als den ersten Referenzkurbelwinkel B75° des #2 Zylinders.
Da die herkömmliche Brennkraftmaschinen-Steuereinrichtung keine Gegenmaßnahme dafür trifft, die fehlerhafte Identifikation der Referenzkurbelwinkel und der jeweiligen Zylinder zu verhindern, wenn eine Rückwärtsdrehung (abnormale Drehung) durch das Ausschalten eines Startschalters (fehlerhafter Betrieb) oder dergleichen beim Start verursacht wird, wie voranstehend beschrieben, besteht ein Problem darin, daß ein instabiler Verbrennungszustand durch die Zündung, die bei einem übermäßig vorgerückten Winkel ausgeführt wird (siehe 12), die fehlerhafte Zuführung eines Stroms (13) und dergleichen verursacht wird, wodurch die Brennkraftmaschine in ungünstiger Weise beeinträchtigt wird.
Insgesamt besteht somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer Brennkraftmaschinen-Steuereinrichtung, mit der sich die Zuverlässigkeit der Zylinderidentifikation am Start ohne zusätzliche Kosten gewährleisten lässt.
Im Rahmen der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Brennkraftmaschinen-Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Demnach kann erfindungsgemäß eine fehlerhafte Brennkraftmaschinen-Steuerung verhindert werden, indem ein Zylinder sofort dadurch identifiziert wird, dass durch Vergleich die Impulszahl unterschiedlicher Impulszüge eines Zylinder-Identifikationssignals miteinander bestimmt wird. Durch Vergleich der Zählwerte und bei fehlerfreiem Betriebsablauf der gegebenen Abfolge der Zählwerte lässt sich ein fehlerhafter Betriebszustand leicht identifizieren.
Ferner kann die Brennkraftmaschinen-Steuerschaltung einfach ausgebildet sein, da es ausreicht, lediglich einen Zählwert zusätzlich im Rahmen der Zylinder-Identifikation zu handhaben.
Bevorzugt entspricht in der Brennkraftmaschinen-Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung der erste Referenzkurbelwinkel der Zeitvorgabe, bei der eine anfängliche Stromzuführung beginnt, und der zweite Referenzkurbelwinkel entspricht der Zeitvorgabe, bei der eine anfängliche Zündung in der Nähe des oberen Totpunkts bei der Kompression eines Zylinders durchgeführt wird. Ferner ist die Impulszahl der einzelnen Impulszüge für die Identifikation der Zylinder zu 0, 1 oder 2 zur Zuordnung zu den einzelnen Zylindern vorgegeben.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Brennkraftmaschinen-Steuereinrichtung wird dann, wenn ein Vergleich der Impulszahl der Impulszüge zu einem von dem normalen Betriebsablauf abweichenden Ergebnis führt, der Wert eines Zylinder-Identifikations-Flags zum Ausgeben des Vergleichsergebnisses auf einen maximalen Wert zum Anzeigen eines anormalen Zustands gesetzt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Brennkraftmaschinen-Steuereinrichtung enthält die Steuerschaltung eine Zyklusverhältnis-Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines Zyklusverhältnisses auf der Grundlage des Momentanwerts und des vorangehenden Werts für die Dauer des Impulszyklusses bei dem Kurbelwinkelsignal. Eine Bestimmungseinrichtung zum Erfassen einer anormalen Drehung behindert die Ausgabe einzelner Ansteuersignale durch die Steuerschaltung im Ansprechen auf die Detektion einer anormalen Drehung anhand der berechneten Zyklusverhältnisse.
Ferner berechnet die Zyklusverhältnis-Berechnungseinrichtung in der Brennkraftmaschinen-Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung das Zyklusverhältnis α unter Verwendung des gegenwärtigen Werts Ti(n) und des vorangehenden Werts Ti(n – 1) des Impulses durch die Formel:
α = Ti(n – 1)/{Ti(n) + Ti(n – 1)} und die Bestimmungseinrichtung für eine anormale Drehung vergleicht das Zyklusverhältnis α mit einem vorgegebenen Wert K, und wenn α ≥ K bestimmt wird, dann gibt die Bestimmungseinrichtung für eine anormale Drehung das Bestimmungssignal aus.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Verbesserungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Nachstehend wird die Erfindung anhand ihrer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
1 ein Blockschaltbild, das den Hauptabschnitt einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein Zeitsteuerungsdiagramm, das die Wellenformen von Signalen zeigen, die von einem Winkelsensoranordnung in der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung ausgegeben werden;
3 ein Flußdiagramm, das den Zylinder-Unterscheidungsbetrieb zeigt, der von der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
4 ein Flußdiagramm, das eine Abbildung der Zylinderidentifikation, die von der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, auf den Steuerbetrieb zeigt;
5 ein Zeitsteuerungsdiagramm, eine Abbildung der Zylinderidentifikation, die von der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, auf den Steuerungsbetrieb zeigt;
6 ein Blockschaltbild, das den Hauptabschnitt einer Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 ein Flußdiagramm, das einen Betrieb zum Bestimmen einer abnormalen Drehung zeigt, der von der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
8 ein Zeitsteuerungsdiagramm, das einen Steuerungsbetrieb erläutert, der durch die Unterscheidung einer abnormalen Drehung ausgeführt wird, die von der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
9 eine Ansicht, die die Anordnung einer herkömmlichen Brennkraftmaschinen-Steuereinrichtung zeigt;
10 ein Zeitsteuerungsdiagramm, das die Wellenformen von Signalen zeigt, die von einem Winkelsensoranordnung in der herkömmlichen Brennkraftmaschinen-Steuereinrichtung ausgegeben werden;
11 ein Flußdiagramm, das einen Zylinder-Bestimmungsbetrieb zeigt, der von der herkömmlichen Brennkraftmaschinen-Steuereinrichtung ausgeführt wird;
12 ein Zeitsteuerungsdiagramm, das einen Primärstrom-Zuführungsbetrieb erläutert, wenn eine Rückwärtsdrehung in der herkömmlichen Brennkraftmaschinen-Steuereinrichtung auftritt; und
13 ein Zeitsteuerungsdiagramm, das den Primärstrom-Zuführungsbetrieb erläutert, wenn die Rückwärtsdrehung in der herkömmlichen Brennkraftmaschinen-Steuereinrichtung auftritt.
Ausführungsform 1
Eine Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. 1 ist ein Blockschaltbild, das den Hauptabschnitt der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei verschiedene Sensoren 12, Einspritzer 16, und Leistungstransistoren 22a, 22b die gleichen wie die oben erwähnten sind.
2 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm, das die Wellenformen von Signalen zeigt, die von einem Winkelsensoranordnung in 1 ausgegeben werden, 3 ist ein Flußdiagramm, das einen Zylinder-Identifikations-Auswertebetrieb zeigt, der von der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, und 4 ist ein Flußdiagramm, das einen Reflektionsbetrieb gemäß einem Ergebnis des Zylinder-Identifikations-Auswertebetriebs zeigt.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Komponenten (eine ECU 30, eine Eingangsschnittstelle 32, eine Ausgangsschnittstelle 36 und dergleichen), die hier weggelassen und in 1 nicht gezeigt sind, ähnlich wie die in 9 gezeigten angeordnet sind.
Obwohl eine Zündsteuereinrichtung, die auf eine Gruppenzündung angewendet wird, hier als ein Beispiel beschrieben wird, ist es nicht notwendig zu erwähnen, daß die Zündsteuereinrichtung auch auf irgendeine Einrichtung mit einem einzelnen Leistungstransistor und einer Zündspule, die für jeden der Zylinder vorgesehen sind, anwendbar ist, vorausgesetzt es handelt sich bei der Einrichtung um einen Verteilungs-Typ niedrigerer Leistung.
In 1 ist der Kurbelwinkelsensor in einer Winkelsensoranordnung 10A gebildet aus elektromagnetischen Aufnehmern, die in Entsprechung z.B. zu den jeweiligen Referenzkurbelwinkeln B75° und B5° eines Kurbelwinkels angeordnet sind, und einer Wellenformungs-Schaltung zum Umwandeln der von den elektromagnetischen Aufnehmern ausgegebenen Signale in Impulse, und der Zylinder-Identifikationssensor in dem Winkelsensoranordnung 10A ist gebildet aus einem elektromagnetischen Aufnehmer, der in Entsprechung zu der Position eines bestimmten Zylinders auf einer Nockenwelle angeordnet ist, und einer Wellenformungs-Schaltung zum Umwandeln des von dem elektromagnetischen Aufnehmer ausgegebenen Signals in Impulse.
Deshalb gibt die Winkelsensoranordnung 10A ein Kurbelwinkelsignal SGTP mit den Impulsen entsprechend der ersten und zweiten Referenzkurbelwinkel B75° und B5° der jeweiligen Zylinder einer Brennkraftmaschine und ein Zylinder-Identifikationssignal SGCP mit Impulsen, die, wie in 2 gezeigt, eine Phasendifferenz zu dem Kurbelwinkelsignal SGTP aufweisen, aus.
In 2 sind die ansteigenden Flanken der jeweiligen Impulse des Kurbelwinkelsignals SGTP den ersten Referenzkurbelwinkeln B75° und den zweiten Referenzkurbelwinkeln B5° der jeweiligen Zylinder zugeordnet.
Das Zylinder-Identifikationssignal SGCP ist so angeordnet, daß die Anzahl von Impulsen, die von einem der zweiten Referenzkurbelwinkel B5° zu dem ersten Referenzkurbelwinkel B75° eines nächsten Zylinders erzeugt werden, wenigstens bezüglich eines bestimmten Zylinders von den Impulsanzahlen der anderen Zylinder unterschiedlich ist.
In 2 ist die Impulsanzahl bezüglich des #2 Zylinders auf "eins" gesetzt, auf "2" bezüglich des #3 Zylinders und auf "0" bezüglich der #1 und #4 Zylinder, so daß jeder Zylinder durch Bezugnahme auf eine vorangehende Impulsanzahl spezifiziert oder bestimmt werden kann.
In 1 umfaßt eine Steuerungs/Arithmetik-Betriebsschaltung 34A eine Zeitgaben-Berechnungseinrichtung 38 zum Berechnen der Zeitgaben, bei denen die jeweiligen Stellglieder (Einspritzer 16 und Zündspulen) gesteuert werden, gemäß dem von der Winkelsensoranordnung 10A ausgegebenen Signal und einem Betriebszustand D, eine Zähleinrichtung 39 zum Zählen der Impulsanzahlen CP des Zylinder-Identifikationssignals SGCP, die von den zweiten Referenzkurbelwinkeln B5° zu den ersten Referenzkurbelwinkeln B75° erfaßt werden, eine Zylinder-Identifikations-Auswerteeinrichtung 40 zum Auswerten, wie die jeweiligen Zylinder identifiziert werden, auf Grundlage des gegenwärtigen Zählwerts CP der Impulsanzahl und eines vorangehenden Zählwerts CP0 und zum Ausgeben eines Zylinder-Identifikations-Merkers FC (im folgenden als Zylinder-Identifikations-Flag FC bezeichnet) als Folge der Auswertung, und eine Abbildungseinrichtung 42 zum Ausbilden des Werts des Zylinder-Identifikations-Flags FC auf den Ausgangszustand der Ansteuersignale J1–J4 und P1 und P2.
Die Abbildungseinrichtung 42 erkennt ein Zylinder-Identifikations-Ergebnis und das Auswerteergebnis des obigen Zylinder-Identifikations-Ergebnisses aus dem Zylinder-Identifikations-Flag FC und gibt die Ansteuersignale (J1–J4, P1 oder P2) an den von dem Zylinder-Identifikations-Flag FC angezeigten Zylinder aus. Wenn das Zylinder-Identifikations-Flag FC keinem der #1–#4 Zylinder entspricht, setzt die Abbildungseinrichtung 42 ein Zünd-Freigabe-Flag EP zu 0, um dadurch die Ausgabe der Ansteuersignale J1–J4, P1 und P2 zu verhindern.
Als nächstes wird ein Zylinder-Identifikations-Verarbeitungsbetrieb und ein Reflektions-Verarbeitungsbetrieb des Zylinder-Identifikations-Ergebnisses, das von der in 1 gezeigten Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme der 3 und der 4 zusammen mit den Zeitsteuerungsdiagrammen der 2 und der 5 beschrieben.
5 zeigt die Zeitgaben, bei denen das Zylinder-Identifikations-Flag FC und das Zünd-Freigabe-Flag EP, das einen fehlerhaften Betrieb verhindert, arbeiten und, wie Primärströme i1a und i1b zugeführt werden (der Ausgangszustand der Ansteuersignale P1 und P2), und zwar bezüglich eines Falls, bei dem die Brennkraftmaschine bei einem Zeitpunkt t0 startet, bei einem Zeitpunkt t3 umgekehrt wird, an einem Zeitpunkt t5 stoppt und dann erneut startet.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Zylinder-Identifikations-Routine in 3 der Zähleinrichtung 39 und der Zylinder-Identifikations-Auswerteeinrichtung 40 in der Steuerungs-Arithmetik-Betriebsschaltung 34A entspricht und durch die Interrupt-Verarbeitung des ersten Referenzkurbelwinkels B75° betrieben wird. Zu der Zeit, wenn der gegenwärtige Zählwert CP zwischen dem vorangehenden Impuls und dem gegenwärtigen Impuls des Kurbelwinkelsignals SGTP erhalten wird, wird bestimmt, daß die ansteigende Flanke des gegenwärtigen Impulses der erste Referenzkurbelwinkel B75° ist.
Ferner entspricht die Zylinder-Identifikations-Reflektions-Routine aus 4 der Abbildungseinrichtung 42 in der Steuerungs/Arithmetik-Betriebsschaltung 34A und wird durch die Interrupt-Verarbeitung des zweiten Referenzkurbelwinkels B5° nach der Zylinder-Identifikations-Auswerteverarbeitung der 5 ausgeführt. Zu der Zeit, wenn der Zählwert CP nicht von dem vorangehenden Impuls zu dem gegenwärtigen Impuls des Kurbelwinkelsignals SGTP erhalten wird, wird bestimmt, daß die ansteigende Flanke des gegenwärtigen Impulses das zweite Referenzkurbelwinkel B5° ist.
In 3 zeigen die Schritte S11, S16 und S17 einen Verarbeitungsbetrieb, der von der Zähleinrichtung 39 ausgeführt wird, und die Schritte S12–S15 und S21–S28 zeigen einen Verarbeitungsbetrieb, der von der Zylinder-Identifikations-Auswerteeinrichtung 40 ausgeführt wird.
Zunächst wird angenommen, daß der Zählwert CP der Zähleinrichtung 39 auf "0" gelöscht wird, der vorangehende Zählwert CP0 und das Zylinder-Identifikations-Flag FC in der Zylinder-Identifikations-Auswerteeinrichtung 40 auf einen Wert von wenigstens "4" als anfängliche Werte (beispielsweise einen maximalen Wert "255") eingestellt werden und das Zünd-Freigabe-Flag EP in der Abbildungsinrichtung 42 durch den Betrieb eines Startschalters beim Start der Brennkraftmaschine auf 0 (Zündungs-Sperrzustand) gelöscht ist.
Die Zähleinrichtung 39 zählt die Impulsanzahl des Zylinder-Identifikationssignals SGCP in dem Bereich, in dem der erste Referenzkurbelwinkel B75° erfaßt wird und das Zylinder-Identifikationssignal SGCP wird jedesmal ausgegeben, wenn der erste Referenzkurbelwinkel B75° erfaßt (Schritt 11).
Zu der Zeit wird der Zählwert CP auf "1", "0" bzw. "2" in einer normalen Drehung eingestellt, wenn die ersten Referenzkurbelwinkel B75° der #1, #3, #4 Zylinder erfaßt werden, wie aus 2 ersichtlich ist.
Als nächstes bestimmt die Zylinder-Identifikations-Auswerteeinrichtung 40, ob der gegenwärtige Zählwert CP "1" ist oder nicht (Schritt S12) und wenn bestimmt wird, daß der Zählwert CP nicht "1" ist (d.h. NEIN), dann bestimmt die Zylinder-Identifikations-Auswerteeinrichtung 40, ob der gegenwärtige Zählwert CP "2" ist oder nicht (Schritt S13) und wenn bestimmt wird, daß der gegenwärtige Zählwert CP nicht "2" ist (d.h. NEIN), dann bestimmt die Zylinder-Identifikations-Auswerteeinrichtung 40, ob der gegenwärtige Zählwert CP "0" ist oder nicht (Schritt S14).
Wenn im Schritt S14 bestimmt wird, daß der gegenwärtige Zählwert CP nicht "0" ist (d.h. NEIN), erkennt die Zylinder-Identifikations-Auswerteeinrichtung 40, daß sich ein abnormaler Zustand ergibt, bei dem kein Zylinder identifiziert werden kann, und stellt "255" als das Zylinder-Identifikations-Flag FC ein (Schritt S15).
Die Zähleinrichtung 39 stellt den gegenwärtigen Zählwert CP als den vorangehenden Zählwert CP0 ein (Schritt S16), löscht den gegenwärtigen Zählwert CP auf 0 (Schritt S17) und dann kehrt der Prozeß durch die in 3 gezeigte Routine zurück.
Wenn im Schritt S12 bestimmt wird, daß CP = 1 ist (d.h. JA), wird bestimmt, ob der vorangehende Zählwert CP0 "0" ist oder nicht (Schritt S21) und wenn er nicht "0" ist (d.h. NEIN), dann geht der Prozeß zu einem Verarbeitungsschritt S15 für einen abnormalen Zustand. Wenn demgegenüber bestimmt wird, daß CP0 = 0 ist (d.h. JA), wird das Zylinder-Identifikations-Flag FC auf "0" (entsprechend dem #1 Zylinder) eingestellt (Schritt S22) und der Prozeß geht zum Schritt S16, in dem der vorangehende Zählwert CP0 eingestellt wird.
Wenn im Schritt S13 bestimmt wird, daß CP = 2 ist (d.h. JA), wird bestimmt, ob der vorangehende Zählwert CP0 "0" ist oder nicht (Schritt S23) und wenn bestimmt wird, daß der vorangehende Zählwert CP0 nicht "0" ist, geht der Prozeß zu dem Verarbeitungsschritt S15 für einen abnormalen Zustand. Wenn demgegenüber bestimmt wird, daß CP0 = 0 ist (d.h. JA), dann wird das Zylinder-Identifikations-Flag FC auf "2" (entsprechend dem #4 Zylinder) eingestellt (Schritt S24) und der Prozeß geht zum Schritt S16.
Wenn im Schritt S14 bestimmt wird, daß CP = 0 ist (d.h. JA), dann wird bestimmt, ob der vorangehende Zählwert CP0 "1" ist oder nicht (Schritt S25) und wenn bestimmt wird, daß der vorangehende Zählwert CP0 nicht "1" ist (d.h. NEIN), wird danach bestimmt, ob der vorangehende Zählwert CP0 "2" ist oder nicht (Schritt S26).
Wenn im Schritt S26 bestimmt wird, daß der vorangehende Zählwert CP0 nicht "2" ist (d.h. NEIN), geht der Prozeß zu dem Abnormalitäts-Verarbeitungsschritt S15. Wenn demgegenüber bestimmt wird, daß CP0 = 0 ist (d.h. JA), wird das Zylinder-Identifikations-Flag FC auf "3" (entsprechend dem #2 Zylinder) eingestellt (Schritt 27) und der Prozeß geht zum Schritt S16.
Wenn im Schritt S25 bestimmt wird, daß CP0 = 1 ist (d.h. JA), dann wird das Zylinder-Identifikations-Flag FC auf "1" (entsprechend dem #3 Zylinder) eingestellt (Schritt S28) und der Prozeß geht zum Schritt S16, in dem der vorangehende Zählwert CP0 eingestellt wird.
Das so erhaltene Zylinder-Identifikations-Flag FC wird von der Zeitgaben-Berechnungs-Einrichtung 38 als die Zeitgabe verwendet, bei der das Stellglied jedes Zylinders gesteuert wird.
In 4 bestimmt die Abbildungseinrichtung 42, ob das Zylinder-Identifikations-Flag FC einen Wert von "4" oder größer aufweist, indem auf das Zylinder-Identifikations-Flag FC Bezug genommen wird (Schritt S31).
Wenn bestimmt wird, daß der Wert des Zylinder-Identifikations-Flags FC ein Wert von "3" oder weniger ist (d.h. NEIN), wird das Ergebnis einer Zylinder-Identifikation als normal angesehen, das Zünd-Freigabe-Flag EP wird auf "1" gesetzt (Schritt S32) und die jeweiligen Stellglied-Ansteuersignale werden auf einen zur Ausgabe zugelassenen Zustand gebracht und der Prozeß kehrt zurück. Deshalb wird die Brennkraftmaschine in gewöhnlicher Weise von den Ansteuersignalen J1–J4, P1 und P2 von der Steuerungs/Arithmetik-Betriebsschaltung 34A gesteuert.
Wenn im Schritt S31 bestimmt wird, daß das Zylinder-Identifikations-Flag FC auf "255" eingestellt ist und FC ≥ 4 ist (d.h. JA), weil das Ergebnis einer Zylinder-Identifikation als abnormal angesehen wird, wird das Zündfreigabe-Flag EP auf "0" gelöscht (Schritt S33), die jeweiligen Stellglied-Ansteuersignale werden auf einen zur Ausgabe gesperrten Zustand gebracht und der Prozeß kehrt zurück.
Da der Ausgang der Ansteuersignale J1–J4, P1 und P2 durch die Einstellung von EP = 0 im Ansprechen auf FC = 255 wie voranstehend beschrieben gesperrt ist, kann die abnormale Steuerung der Brennkraftmaschine und die Beschädigung davon durch die fehlerhafte Steuerung verhindert werden.
5 zeigt ein spezifisches Beispiel der Zylinder-Identifikation und eines Zündfreigabebetriebs. Wenn in 5 die Brennkraftmaschine zur Zeit t0 startet, werden der Zählwert CP und das Zündfreigabe-Flag EP auf "0" eingestellt und der vorangehende Zählwert CP0 und das Zylinder-Identifikationsflag FC werden auf "255" eingestellt.
Danach arbeitet die obige Verarbeitungsroutine (3) zur Zeit t1, zu der der erste Referenzkurbelwinkel B75° erfaßt wird, nachdem ein Impuls des Zylinder-Identifikationssignals SGCP erfaßt wird, der vorangehende Zählwert CP0 wird auf "1" eingestellt und der Zählwert CP wird auf "0" gelöscht. Zu der Zeit bleibt das Zylinder-Identifikations-Flag FC auf "255" und das Zündfreigabe-Flag EP bleibt "0" selbst bei dem nächsten zweiten Referenzkurbelwinkel B5°.
Deshalb beginnt die Zuführung des Primärstroms i1a (siehe eine gepunktete Linie) nicht zur Zeit t1.
Danach arbeitet die Verarbeitungsroutine von 3 am Zeitpunkt t2, bei dem der nächste erste Referenzkurbelwinkel B75° in einem Zustand erfaßt wird, bei dem der Impuls des Zylinder-Identifikationssignals SGCP nicht erfaßt wird, der vorangehende Zählwert CP0 wird auf "0" eingestellt und der Zählwert CP wird auf "0" gelöscht und außerdem wird das Zylinder-Identifikations-Flag FC auf "1" durch den Schritt S28 (siehe 3) eingestellt.
Da die Interrupt-Routine (4) durch den nächsten zweiten Referenzkurbelwinkel B5° nicht betrieben wird, bleibt das Zündfreigabe-Flag EP zu der Zeit "0" und eine Zuführung des Primärstroms i1b (siehe eine gepunktete Linie) beginnt nicht.
Wenn als nächstes die Brennkraftmaschine zum Zeitpunkt t3 umgekehrt wird, obwohl der erste Referenzkurbelwinkel B75° wieder als der Impuls des Kurbelwinkelsignals SGTP zur Zeit t4 nach der Rückwärtsdrehung erfaßt wird, erkennt die Steuerungs/Arithmetik-Betriebsschaltung 34A den ersten Referenzkurbelwinkel B75° als den zweiten Referenzkurbelwinkel B5° und stellt das Zündfreigabe-Flag EP auf "1" ein (zur Steuerung zugelassener Zustand).
Da jedoch eine Zuführung des Primärstroms i1a bei dem vorangehenden ersten Referenzkurbelwinkel B75° nicht gestartet hat, wird eine Zündung bei einem übermäßig vorgerückten Winkel bei dem zweiten Referenzkurbelwinkel B5° nicht ausgeführt.
Wenn als nächstes die Brennkraftmaschine aus einem Zustand, in dem sie angehalten wird, zu dem Zeitpunkt t5 erneut gestartet wird, nachdem sie von dieser Seite eines oberen Totpunkts (TDC) (zwischen B75° und B5°) der Kompression umgekehrt wird, arbeitet die Verarbeitungsroutine aus 3 zu dem Zeitpunkt t6, zu dem der erste Referenzkurbelwinkel B75° erfaßt wird, während das Zylinder-Identifikationssignal SGCP noch nicht erfaßt wird.
Da zu der Zeit sowohl der gegenwärtige Zählwert CP als auch der vorangehende Zählwert CP0 auf "0" eingestellt sind, stellt die Zylinder-Identifikations-Auswerteeinrichtung 40 das Zylinder-Identifikations-Flag FC auf "255" (abnormaler Zustand) ein, um dadurch die Abbildungseinrichtung 42 zu veranlassen, das Zündfreigabe-Flag EP auf "0" zu löschen.
Selbst wenn die Brennkraftmaschine umgedreht wird, wenn sie startet, wird die Brennkraftmaschine nicht fehlerhaft gesteuert, wenn sie bei einer nächsten Zeit startet, weil ihre Steuerung durch die Steuerungs/Arithmetik-Betriebsschaltung 34A gesperrt ist.
Da das Zylinder-Identifikations-Flag FC auf den abnormalen Wert "255" eingestellt ist und das Zündfreigabe-Flag EP auf "0" (Zündung abgeschaltet) beim Start eingestellt ist, wird eine tatsächliche Zylinder-Identifikation nicht beendet, bis der erste Referenzkurbelwinkel B75° dreimal erfaßt wird.
Somit werden die Primärströme i1a und i1b nicht fehlerhaft in einem nicht identifizierten Zustand zugeführt.
Deshalb kann die fehlerhafte Steuerung weiter verhindert werden.
Da die Impulsanzahl des Zylinder-Identifikationssignals SGCP in dem Bereich auf dieser Seite des ersten Referenzkurbelwinkels B75°, bei dem eine Rückwärtsdrehung schwierig zu verursachen ist, gezählt wird, wird die Zuverlässigkeit des Zählwerts CP nicht herabgesetzt.
Da ferner das Zylinder-Identifikations-Flag FC auf den maximalen Wert "255" eingestellt wird, wenn der abnormale Zustand irgendeines Zylinders identifiziert wird, kann die Abbildungseinrichtung 42 die Steuerung durch einfaches Erkennen des abnormalen Zustands sperren.
Wie voranstehend beschrieben, kann eine fehlerhafte Steuerung verhindert werden, indem sofort ein Zylinder identifiziert und indem aus dem Zählwert CP der Impulse des Zylinder-Identifikationssignals SGCP, die zwischen den jeweiligen Kurbelwinkeln B75° und B5° erfaßt werden, und dem vorangehenden Zählwert CP0 bestimmt wird, ob die Identifikation richtig ist oder nicht.
Ferner kann die Steuerungs/Arithmetik-Betriebsschaltung 34A einfach angeordnet werden, weil es ausreicht, daß die Zähleinrichtung 39 eine kleine Zählkapazität aufweist und da es ferner ausreicht, daß die Zylinder-Identifikations-Auswerteeinrichtung 40 einen einfachen Unterscheidungs- oder Bestimmungsprozeß ausführt, ob die Zählwerte CP und CP0 "0", "1" oder "2" in diesem Fall sind. Somit werden Kosten nicht erhöht.
Es sei darauf hingewiesen, daß das Zündfreigabe-Flag EP je nach Anforderung an eine externe Einheit ausgegeben werden kann, um das Auftreten des abnormalen Zustands und dergleichen anzuzeigen.
Ausführungsform 2
Obwohl die Ausführungsform 1 die Ausgabe der Ansteuersignale dadurch sperrt, daß die Abbildungseinrichtung 42 nur auf den abnormalen Wert des Zylinder-Identifikations-Flags FC anspricht, sei darauf hingewiesen, daß die Ausgabe der Ansteuersignale dadurch gesperrt werden kann, daß die Abbildungseinrichtung 42 auch auf ein Abnormalitätszustands-Unterscheidungssignal auf Grundlage des Zyklusverhältnisses des Kurbelwinkelsignals SGTP anspricht.
6 ist ein Blockschaltbild, das den Hauptabschnitt einer zweiten Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt, die so angeordnet ist, daß die Abbildungseinrichtung auch auf das Zyklusverhältnis anspricht. In der Zeichnung werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, um die Komponenten zu bezeichnen, die ähnlich wie diejenigen sind, die voranstehend beschrieben wurden, und die Beschreibung davon wird weggelassen.
7 ist ein Flußdiagramm, das einen Zyklusverhältnis-Berechnungsbetrieb zeigt, der von der Steuerungs/Arithmetik-Betriebseinrichtung in 6 ausgeführt wird und 8 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm, das den von der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung ausgeführten Betrieb zeigt, wenn eine abnormale Drehung auftritt.
7 zeigt eine Interrupt-Routine, die zu jeweiligen Referenzkurbelwinkeln B75° und B5° ausgeführt wird. Die Schritt S15 und S33 sind ähnlich wie diejenigen in der Ausführungsform 1 (siehe 3 und 4).
In diesem Fall umfaßt die Steuerungs/Arithmetik-Betriebsschaltung 34B eine Zyklusverhältnis- Berechnungseinrichtung 44 zum Berechnen eines Zyklusverhältnisses α auf Grundlage des gegenwärtigen Werts und des vorangehenden Werts des Impulszyklusses des Signals SGTP des Kurbelwinkel α und eine Abnormalitätsdrehungs-Unterscheidungseinrichtung 46 zum Erzeugen eines Unterscheidungssignals E, das einen abnormalen Drehzustand zeigt, der verursacht wird, wenn das Zyklusverhältnis α von einem vorgegebenen Bereich abweicht.
Eine Abbildungseinrichtung 42B sperrt die Ausgabe der Ansteuersignale J1–J4, P1 und P2, indem sie nicht nur auf den abnormalen Wert des Zylinder-Identifikations-Flags FC, sondern auch auf das Unterscheidungssignal E anspricht.
Die Zylinder-Identifikations-Auswerteeinrichtung 40B stellt das Zylinder-Identifikations-Flag FC im Ansprechen auf das Unterscheidungssignal E auf den abnormalen Wert "255" ein.
Als nächstes wird der Zyklusverhältnis-Berechnungsbetrieb und der Steuerungs-Reflektionsbetrieb, der von der in 6 gezeigten Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, unter Bezugnahme auf das Zeitsteuerungsdiagramm der 8 zusammen mit dem Flußdiagramm aus 7 beschrieben.
In 7 berechnet die Zyklusverhältnis-Berechnungseinrichtung 44 zunächst das Eingabeintervall (Zyklus) Ti(n) der jeweiligen Impulse des Kurbelwinkelsignals SGTP (Schritt S41) und berechnet das Zyklusverhältnis α eines vorangehenden Werts Ti(n – 1) zu der Summe des vorangehenden Werts Ti(n – 1) und einem gegenwärtigen Wert Ti(n), wie mit der folgenden Formel angezeigt ist (Schritt S42): α = Ti(n – 1)/{Ti(n) + Ti(n – 1)) (1)
Wenn zu dieser Zeit die Brennkraftmaschine sich normal dreht, weil die ersten und zweiten Referenzkurbelwinkel B75° und B5° alternierend erfaßt werden, wird das Zyklusverhältnis α (≤ 1) auf das Drehzeitverhältnis von 70° und 110° zu einem Kurbelwinkel 180° (70/180 oder 110/180), der ein Wert von ungefähr 1/2 ist, eingestellt.
Wenn andererseits eine Rückwärtsdrehung durch das Ausschalten des Startschalters auftritt, wird das Intervall dieses Impulses verkürzt und das Zyklusverhältnis α weist einen Wert nahe zu 1 auf, weil der Impuls (beispielsweise B5°) des Kurbelwinkelsignals SGTP wieder unmittelbar nach dem gleichen Impuls erfaßt wird.
Danach bestimmt die Abnormalitätsdrehungs-Unterscheidungseinheit 46, ob das Zyklusverhältnis α gleich zu einem vorgegebenen Wert K oder größer als dieser ist oder nicht (Schritt S43) und wenn das Zyklusverhältnis α kleiner als der vorgegebene Wert K ist (d.h. NEIN), sieht die Abnormalitätsdrehungs-Unterscheidungseinrichtung 46 den Drehzustand der Brennkraftmaschine als einen normalen Drehzustand an und gibt das Unterscheidungssignal E nicht aus (Schritt S44) und der Prozeß kehrt zurück.
Wenn demgegenüber bestimmt wird, daß α ≥ K (d.h. JA) im Schritt S43 ist, dann nimmt die Abnormalitätsdrehungs-Unterscheidungseinrichtung 46 an, daß ein abnormaler Drehzustand in der Brennkraftmaschine auftritt, und gibt das Unterscheidungssignal E (Schritt S45) aus.
Mit diesem Betrieb geht der Prozeß zu einem Verarbeitungsschritt, abnormalen Zustand, die Zylinderunterscheidungs-Auswerteeinrichtung 40B stellt das Zylinder-Identifikations-Flag FC auf den abnormalen Wert "255" ein (Schritt S15), die Abbildungseinrichtung 42B löscht das Zündfreigabe-Flag EP auf 0 (Schritt S33), um dadurch die Ausgabe der Ansteuersignale J1–J4, P1 und P2 von der Steuerungs/Arithmetik-Betriebseinrichtung 34B zu sperren, und dann kehrt der Prozeß zurück.
8 zeigt ein spezifisches Beispiel des Betriebs zum Verhindern einer fehlerhaften Steuerung. Da der Betriebsstartzeitpunkt t0 und die Zeitpunkte t1 und t2, bei denen der erste Referenzkurbelwinkel B35° beim ersten und zweiten Mal erfaßt wird, die gleichen wie diejenigen des voranstehend erwähnten Beispiels (siehe 5) sind, wird eine Beschreibung von diesen hier weggelassen.
Da hier angenommen wird, daß eine normale Drehung selbst nach dem Zeitpunkt t2, bei dem das Zylinder-Identifikations-Flag FC auf "1" gesetzt wird, fortgesetzt wird, wird das Zündfreigabe-Flag EP auf "1" (Steuerung zugelassen) zum Zeitpunkt t6 eingestellt, zu dem der nächste Referenzkurbelwinkel B5° erfaßt wird.
Danach stellt die Zylinderunterscheidungs-Auswerteeinrichtung 40 das Zylinder-Identifikations-Flag FC auf "2" (entsprechend dem #4 Zylinder) im voranstehend beschriebenen (siehe 3) Schritt S24 unter Bezugnahme auf den vorangehenden Zählwert CP0 (= 0) zum Zeitpunkt t7 ein, zu dem der erste Referenzkurbelwinkel B75° drei Mal erfaßt wird, nachdem die Impulsanzahl des Zylinder-Identifikationssignals SGCP gezählt ist und der Zählwert CP auf "2" inkrementiert ist.
Deshalb wird das Zünd-Ansteuersignal P1 an den #4 Zylinder zum Zeitpunkt t7 ausgegeben und eine Zuführung des Primärstroms i1a beginnt.
Danach wird angenommen, daß der zweite Referenzkurbelwinkel B5° zu einem Zeitpunkt t8 erfaßt wird und eine Rückwärtsdrehung zu einem Zeitpunkt t9 unmittelbar nach Abschalten des Primärstroms i1a auftritt.
Da zu der Zeit der zweite Referenzkurbelwinkel 35° sofort wieder erfaßt wird, steigt das Zyklusverhältnis α, das zu dem Zeitpunkt t10 berechnet wird, zu dem der zweite Referenzkurbelwinkel B5° unmittelbar nach der Rückwärtsdrehung erfaßt wird, abrupt an und überschreitet den vorgegebenen Wert K, wie in 8 gezeigt.
Deshalb gibt die Abnormalitätsdrehungs-Unterscheidungseinrichtung 46 das Unterscheidungssignal E zur Zeit t10 aus und die Steuerungs-Reflektionseinrichtung 42B löscht das Zündfreigabe-Flag EP auf "0" und die Zylinder-Identifikations-Auswerteeinrichtung 40B stellt das Zylinder-Identifikations-Flag FC im Ansprechen auf das Unterscheidungssignal E auf den abnormalen Wert "255" ein.
Da wie voranstehend beschrieben die Ausgabe der Ansteuersignale J1–J4, P1 und P2 von der Steuerungs/Arithmetik-Betriebsschaltung 34B gesperrt wird, wenn das Zyklusverhältnis α einen abnormalen Wert aufzeigt, kann die fehlerhafte Zuführung des Primärstroms i1b, die durch die abnormale Drehung, wie beispielsweise eine Rückwärtsdrehung, verursacht wird, verhindert werden (siehe eine gepunktete Linie in 8). Somit kann die fehlerhafte Steuerung der Brennkraftmaschine weiter sicher verhindert werden.
Es sei darauf hingewiesen, daß der vorgegebene Wert K, der im Schritt S43 als eine Vergleichsreferenz dient, auf irgendeinen beliebigen Wert von 1/2 bis 1 eingestellt werden kann, beispielsweise ungefähr 0,8.
Obwohl das Zyklusverhältnis α durch die Formel (1) in der Ausführungsform 2 berechnet wird, erübrigt es sich zu erwähnen, daß die abnormale Drehung genauso durch Bestimmen des Zyklusverhältnisses α aus einer beliebigen Berechnungsformel und durch Einstellen einer Vergleichsunterscheidungsformel und des vorgegebenen Werts K entsprechend der Berechnungsformel bestimmt werden kann.

Claims

Brennkraftmaschinen-Steuereinrichtung, enthaltend: a) eine Winkelsensoranordnung (10A) mit einem Kurbelwinkelsensor zum Erfassen eines Drehwinkels einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine und zur Ausgabe eines Kurbelwinkelsignals (SGTP), das für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine einen Impuls für einen ersten Referenzkurbelwinkel (B75°) und einen Impuls für einen zweiten Referenzkurbelwinkel (B5°) aufweist, und einem Zylinder-Identifikationssensor zur Ausgabe eines Zylinder-Identifikationssignals (SGCP), und b) eine Steuerschaltung (34A, 34B) zum Berechnen von Steuerparametern für den Betrieb der Brennkraftmaschine auf Grundlage des Kurbelwinkelsignals (SGTP) und des Zylinder-Identifikationssignals (SGCP) und zum Ausgeben von Ansteuersignalen an die Stellglieder der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von den Steuerparametern, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel der Brennkraftmaschinen-Steuereinrichtung derart ausgebildet sind, dass c) das Zylinder-Identifikationssignal (SGCP) phasenversetzt ist zu dem einem ersten Zylinder (#2, #1, #3, #4) zugeordneten Impuls für den zweiten Referenzkurbelwinkel (B5°) und zu dem einem zweiten Zylinder (#2, #1, #3, #4) zugeordneten Impuls für den ersten Referenzkurbelwinkel (B75°), wobei der zweite Zylinder dem ersten Zylinder in der Zündreihenfolge nachfolgt, und wobei das Zylinder-Identifikationssignal (SGCP) einen Impulszug mit den Zylindern zugeordneten Impulsen aufweist, deren Impulszahl sich für mindestens zwei spezifische Zylinder von derjenigen für die anderen Zylinder unterscheidet, und dass d) die Steuerschaltung (34A, 34B) eine Zylinderidentifikation aufgrund einer Kombination der Impulszahlen eines gegenwärtigen Impulszuges und eines vorangehenden Impulszuges des Zylinderidentifikationssignals durchführt.
Brennkraftmaschinen-Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (34A, 34B) enthält: d1) eine Zähleinrichtung (39) zum Zählen der Impulsanzahl jedes Impulszuges in dem Zylinder-Identifikationssignal (SGCP), und d2) eine Zylinderidentifikationsvorrichtung (40, 40B) zum Vergleichen einer Impulszahl eines vorangehenden Impulszuges (CP0) mit der Impulszahl eines nachfolgenden Impulszuges (CP) und zum Abbilden des Vergleichsergebnisses in ein Zylinder-Identifikations-Flag (FC).
Brennkraftmaschinen-Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung eine Abbildungseinrichtung (42, 42B) zum Steuern des Ausgangszustands der Ansteuersignale (J1~J4, P1, P2) unter Verwendung des Werts des Zylinder-Identifikations-Flags (FC) enthält, derart, daß die Abbildungseinrichtung (42, 42B) die Ausgabe der Ansteuersignale (J1~J4, P1, P2) sperrt, wenn das Zylinder-Identifikations-Flag (FC) keinem der jeweiligen Zylinder entspricht.
Brennkraftmaschinen-Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel derart ausgebildet sind, dass – der erste Referenzkurbelwinkel (B75°) einer Zeitvorgabe entspricht, zu der eine anfängliche Stromzuführung beginnt; – der zweite Referenzkurbelwinkel (B5°) einer Zeitvorgabe entspricht, zu der eine anfängliche Zündung in der Nähe eines oberen Totpunkts der Kompression ausgeführt wird; und – die Impulsanzahl der Impulszüge auf 0, 1 oder 2 eingestellt ist.
Brennkraftmaschinen-Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die Kombination des Zählwerts (CP) und des vorangehenden Zählwerts (CP0) keinem der jeweiligen Zylinder entspricht, die Zylinder-Identifikations-Auswerteeinrichtung (40) den Wert des Zylinder-Identifikations-Flags (FC) auf einen maximalen Wert einstellt, der einem anormalen Zustand entspricht.
Brennkraftmaschinen-Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (34B) enthält: – eine Zyklusverhältnis-Berechnungseinrichtung (44) zum Berechnen eines Zyklusverhältnisses (α) auf Grundlage einer Impulsdauer eines ersten Impulses und einer Impulsdauer eines dem ersten Impuls vorangehenden zweiten Impulses in dem Kurbelwinkelsignal (SGTP); und – eine Anormalitäts-Unterscheidungseinrichtung (46) zum Erzeugen eines Unterscheidungssignals (E), das einen anormalen Drehzustand anzeigt, wenn das Zyklusverhältnis (α) von einem vorgegebenen Bereich abweicht, derart, daß die Abbildungseinrichtung (42B) die Ausgabe der Ansteuersignale (J1~J4, P1, P2) im Ansprechen auf das Unterscheidungssignal (E) sperrt.
Brennkraftmaschinen-Steuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zyklusverhältnis-Berechnungseinrichtung (44) das Zyklusverhältnis (α) unter Verwendung einer Impulsdauer Ti(n) eines ersten Impulses und einer Impulsdauer Ti(n – 1) eines dem ersten Impuls vorangehenden zweiten Impulses anhand der folgenden Formel berechnet: α = Ti(n – 1)/{Ti(n) + Ti(n – 1)}und dass die Anormalitäts-Unterscheidungseinrichtung (46) das Zyklusverhältnis (α) mit einem vorgegebenen Wert K vergleicht und, wenn α ≥ K erfüllt ist, das Unterscheidungssignal (E) ausgibt.