(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多気筒内燃機関における気筒識別センサ装置であって、多数の角度マークと、クランク軸角度に固定的に対応付けされる少なくとも１つの区別可能な基準マークとを備えた、クランク軸によって駆動されるセンサディスクと、
異なる長さ及び異なる介在空間を有する、気筒数に相応する数の角度マークを備えたカム軸によって駆動されるセンサディスクと、
センサディスクに対応して固定的に設けられた検出器とを有し、
前記検出器はマークの通過に依存してロー及びハイフェーズの出力信号を出力し、該出力信号は制御装置にて評価される、センサ装置において、
カム軸センサ信号の前縁と後縁の間でクランク軸パルスの数が計数され、該計数によって得られた計数値からカム軸の角度位置が求められ、この場合前記制御装置は同じ大きさのロー及びハイフェーズを有する同じ角度マークを前記基準マークの識別によって区別し、それによって１つのセグメント内の一義的なシリンダの対応付けが最小数の異なる角度マークのもとで行われ得るように構成されていることを特徴とする、多気筒内燃機関における気筒識別センサ装置。
【請求項２】
前記計数値のシーケンスから、上死点にある内燃機関のシリンダが識別される、請求の範囲第１項記載のセンサ装置。
【請求項３】
各カム軸センサ信号の後縁間は全て同じ間隔である、請求の範囲第１項又は２項記載のセンサ装置。
【請求項４】
可及的に迅速な始動を保証するために、始動時において気筒識別後の第１の後縁にて点火出力信号が送出される、請求の範囲第１項〜３項いずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項５】
クランク軸センサの故障の際に緊急措置が講じられ、カム軸センサ信号の適切な信号エッジが気筒識別と、点火及び／又は燃料噴射の制御のために用いられる、請求の範囲第１項〜４項いずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項６】
カム軸センサ信号のローないしハイフェーズのシーケンスが、記憶された期待値と比較され、この値からずれている場合には適合化ないしは補正が行われる、請求の範囲第１項〜５項いずれか１項に記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
従来の技術
本発明は、請求の範囲第１項の上位概念による多気筒内燃機関における迅速な気筒識別センサ装置に関する。
４気筒内燃機関において所定のシリンダが再び同じ動作位置に達するまでにクランク軸が各動作サイクル毎に２回転すること、すなわち720゜の角度に亘って回転することは公知である。それ故に所定のシリンダの瞬時の位置を識別するためには、１回転中のクランク軸の角度位置を検出するだけでは不十分である。それどころかクランク軸の回転が１回転目なのかあるいは２回転目なのかを知る必要がある。
このことに対して例えばまだ未公開のドイツ特許出願第4141713号明細書からは、多数のマークと、２つの欠歯状マーキングによって形成された基準マークとを備えた１つのディスクを走査検出するクランク軸センサの他にさらにもう１つのカム軸センサを用いることが公知である。このカム軸センサはクランク軸と結合された１つのディスクを走査検出する。このディスクは気筒数に整合された種々異なる長さのマークを有している。これらのマークはセンサにおいて出力信号を生ぜしめる。この出力信号はシリンダの識別のために用いることができる。
このシリンダの識別のために制御装置においては２つの出力信号が組合わせられ、そのようにして得られた異なる長さのハイ−及びローフェーズのシーケンスからシリンダの識別が行われる。
しかしながらこの公知の装置には次のような欠点がある。すなわち比較的複雑な評価が必要なことと、シリンダの一義的な対応付けのためには多数のセグメントのシーケンスが評価されなければならないことである。
さらに気筒識別のための別のセンサ装置として例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第3634587号公報からは次のような装置が公知である。すなわち分配器と同期して回転する１つのセンサディスク（これは第１の検出器により走査検出される）と多数のシャッタ切欠き部を有し、この場合１つの切欠き部は拡幅されており、さらにクランク軸と結合した１つの基準マークを備えたディスク（これは第２の検出器により走査検出される）が設けられているセンサ装置が公知である。しかしながらこの装置では、シリンダの識別が可能となる前にクランク軸が２回転しなければならないことが必要となる。  発明の利点
これに対して請求の範囲第１項に記載の本発明による気筒識別センサ装置は次のような利点を有している。すなわち簡単な評価が可能であり、さらにカム軸と結合されたディスク上の種々異なるセグメントの数が比較的大きな気筒数の内燃機関の場合でも最小となり、これにより種々異なるセグメントが相互に良好に識別され得る。
この利点は、カム軸ディスクのマークないしセグメントのシーケンスのみが評価されるのではなく、基準マークの生起の有無もさらに付加的に検査されることによって得られる。そのためカム軸センサからの信号と気筒識別用クランク軸センサからの信号の組合せが利用される。それにより、このような評価によってクランク軸とカム軸の一義的な対応付けが可能となる。この対応付けの確保はいずれにしても保証されなければならないことである。
特に有利には、ハイ及びローフェーズの長さが、クランク軸センサの多数のマークから生ぜしめられるパルスの簡単な計数によって求められ得る。さらに有利には、シリンダーの一義的な対応付けが唯１つのセグメントのみの評価によって行うことができる。それにより迅速な点火出力とシーケンシャルな噴射が始動時に可能となる。
本発明のセンサ装置による別の有利な実施例は従属請求項に記載される。
図面
図１には本発明によるセンサ装置の概略図が示されている。図２には４−,5−,6−気筒内燃機関用のセンサディスクから得られる信号経過が示されている。
実施例の説明
図１には内燃機関の制御部と接続された本発明の主要な構成部材の概略が示されている。このような装置は基本的には公知であり、例えばまだ未公開のドイツ特許出願第4141713号明細書からも類似の手法が既に公知である。
図１には、内燃機関のクランク軸11と固定的に結合された、周面に多数の同種の角度マーク12を有するセンサディスクが符号10で示されている。この同種の角度マーク12の他に１つの基準マーク13が設けられている。この基準マークは２つの欠歯状の角度マークによって形成される。
第２のセンサディスク14は、内燃機関のカム軸15に接続されており、このセンサディスクの周面には種々異なる長さのセグメントが設けられている。この場合短い方が符号17で示され長い方は符号16で示されている。これらの角度マークないしセグメントの間には介在空間が存在する。この介在空間の長い方は符号18で短い方は符号19で示されている。
図１に示されているセンサディスク14は、６気筒内燃機関に対して示されている。セグメント16,17の数は内燃機関の気筒数に相応するように選定されている。角度マークの正確な配置構成並びにクランク軸センサのマークに対する角度マーク16,17の対応付けは図２に示されているような信号経過が得られるように行われる。その他の気筒数の内燃機関に対しては相応の配置構成が用いられる。
２つのセンサディスク10,14は、検出器20,21（例えば誘導検出器又はホールセンサ）によって走査検出される。角度マークの通過の際に検出器内部で生ぜしめられた信号は制御装置22に供給され、そこで引続き処理される。センサディスク10と検出器20は、以下ではクランク軸センサと称し、センサディスク14と検出器21はカム軸センサと称する。
制御装置22は入力側23,24,25を介して内燃機関の制御に必要な別の入力量（これは相応のセンサによって供給される）を受け取る。制御装置22の出力側からはここでは図示されていない内燃機関の構成部材に対する点火及び燃料噴射のための信号が得られる。制御装置22の出力側は符号27と28で示されている。
図２には検出器20,21から供給される、既に矩形信号に処理された信号（この信号が制御装置において評価される）がクランク軸角度ないし時間ｔに亘ってプロットされている。
詳細には、図２のａにはクランク軸センサから供給され処理された信号SKがプロットされている。角度マークの数は60−２である。欠歯状に形成された角度マークは基準マークである。内燃機関の動作サイクルはクランク軸の２回転に亘るので、選定された配置構成によっては60−２のパルスの２倍のパルスがクランク軸センサから発生される。
図２のｂには４気筒内燃機関に対する信号経過SNが示されている。カム軸センサディスクはこの場合２つの異なるセグメントを有している。このセグメントは信号において２つの異なるフェーズすなわちロー及びハイフェーズを生ぜしめる。クランク軸センサ信号のみならずカム軸センサから供給される信号も評価されるので、同じセグメントはセグメントにおける基準マークの生起の有無によって区別され得る。
図２のｃには５気筒内燃機関に対する信号経過が示されている。カム軸ディスク上には３つの異なるセグメントが形成されている。これらのセグメントは３つの異なるロー及びハイフェーズを生ぜしめる。同じセグメントはセグメントにおける基準マークの有無によって区別され得る。第３のセグメントは種々異なるロー及びハイフェーズによってその他のセグメントから区別される。この場合第３のセグメントを同じ大きさのロー及びハイフェーズによって表してもよい。
図２のｄには６気筒内燃機関に対する信号経過が示されている。この場合カム軸ディスクは４つの異なるセグメントを有している。これらのセグメントは４つの異なるロー及びハイフェーズを生ぜしめる。この場合同じセグメントはセグメントにおける基準マークの有無によって区別され、第３及び第４のセグメントは種々異なるロー及びハイフェーズによってその他から区別される。
図２に示された信号経過は制御装置22において評価される。この場合図2aによる信号は図２の信号b,c,dのエッジ間で常に計数される。このようにして得られた計数値（この値は図２のb,c,dにそれぞれ記入されている）は気筒特有のものである。そのためこれらの計数値の比較によって、クランク軸ないしカム軸の瞬時の位置を識別することができる。図２のb,c,dにはそれぞれ１〜４ないし１〜５ないし１〜６のシリンダのうちちょうど上死点にあるシリンダの番号がプロットされている。このシリンダにおいて点火が行われる（ZOT）。
カム軸センサディスク上の角度マークとギャップの配置構成においては次のことに注意しなければならない。すなわちセンサ信号は適正角度位置においてハイからローないしローからハイへの遷移経過を有するように注意しなければならない。
カム軸センサディスク上の角度マークとギャップの適切な配置構成によって種々異なる長さのローないしハイフェーズの間の区別も同じ程度に行うことができる。それにより識別性も可及的に高められ、許容偏差帯域も広く選定することができる。
制御装置22ではインクリメント又は角度の対応付けがローないしハイフェーズと基準マークとの間で行われる。それによりシリンダの対応付けがクランク軸センサ信号の評価と共に可能となる。クランク軸センサ信号のインクリメントの細分化によってロー及びハイフェーズの角度の検出の際の分解能が向上する。このようなインクリメントの細分化は次のことによって達成される。すなわち制御装置22において例えば図2aの信号の各パルスから５つのパルスを形成することによって達成される。
機械的及び電気的な許容誤差によっては偏差が生じ得るので、始動時又は作動時においてインクリメントがロー及びハイフェーズの角度または期待値との比較によって学習される。それにより永続的な補正が可能となる。
同じ角度間隔を有するエッジがハイフェーズの後縁であるように角度マークの配置構成を行うことによって以下の機能が可能となる。：
−始動時にこのエッジによって第１の点火出力が発生される。
−クランク軸センサの故障の際にはこの角度マークによってのみシリンダ対応付けが達成され、緊急措置が取られる。
−可変のカム軸調整の場合にはこのエッジの評価によって調整角度が検出できる。
同じ角度間隔を有するエッジの適合化は、可変のカム軸調整における正確な点火の出力及び／又は正確な調整角度検出に用いることが可能となる。検出されたシリンダの対応付けによって燃料噴射の際の時間制御が決定される。
【図１】
0003592328.tif 000002
【図２】
0003592328.tif 000003