(57)【要約】  この方法は、２サイクル機関の回転方向を逆転するために使用され、ここでこの逆転は、空走時に早点火を所期のように設定することによって行われる。機関の回転方向をただ１つのセンサによって決定できるようにするために提案されるのは、インクリメント式発信器を用いて、空走時のクランクメカニズムの角速度のサイクリックな変動を求め、また発信器セグメントを対応付けることによって、クランクメカニズムの角度位置についての情報を得ることである。ここでこの情報は、インクリメント式発信器のギャップによる別の位置情報と共に使用されで回転方向が決定される。これに有利なセンサは、ピストン機関において、クランクメカニズムの角度位置を決定するこの方法とは無関係に使用することも可能である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
有利なセンサシステムを用いて回転数およびクランクメカニズム位置を検出する、２サイクル機関の回転方向を逆転する方法であって、
回転方向を逆転するため、まず点火および／または燃料供給を遮断し、
引き続く当該機関の空走時に、所定の境界回転数を下回った時、また場合によっては燃料供給の再取り込みが行われた後、適切に早点火を設定し、該早点火によって前記機関の回転方向が逆転し、引き続き、逆転した回転方向に相応して燃料供給および点火を制御する形式の、２サイクル機関の回転方向を逆転する方法において、
ただ１つのセンサと、外周にわたって均等に分散された所定数の発信器セグメントおよびギャップを有するインクリメント式発信器とを協働させ、また前記発信器セグメントを用いて、前記の外周についてクランクメカニズムの目下の角速度を求め、また前記ギャップを評価してクランクメカニズム位置を決定し、
前記機関が空走している際に、前記インクリメント式発信器を用いて、当該機関の少なくとも１つの燃焼室の圧縮および膨張フェーズによって発生する、当該機関のクランクメカニズムの１回転中の角速度変動を検出して、所定の発信器セグメントに対応付け、
前記ギャップに対する当該発信器セグメントの相対的な角度位置から機関の回転方向を決定することを特徴とする、
２サイクル機関の回転方向を逆転する方法。
【請求項２】
回転方向逆転の後、点火時点および場合によっては噴射時点の位置と、前記インクリメント式発信器のギャップとを新たに同期化する、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
回転方向逆転の後、数センサ信号の後、回転数上昇を待ち受け、該回転数上昇が行われない場合、前記機関を遮断する、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
クランクメカニズムにて１８０°ずらされたシリンダを有する２気筒機関に使用され、
回転方向逆転の後、前記対応付けを第１シリンダと第２シリンダとの間で交替する、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
２つよりも多くのシリンダを有する機関の場合、クランクメカニズムにて１８０°互いにずらされて配置されたシリンダ間で前記対応付けをペアで交替するか、またはシリンダが異なるずれを有する場合には、当該のずれに相応し、ギャップを基準にして前記対応付けを新たに決定する、
請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
単気筒機関の場合、回転方向逆転の後、前記ギャップの位置に相応し、ピストンの上死点を基準にして前記の対応付けを制御技術的に遅延する、
請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記の早点火を出力した後、前記センサを通過したインクリメント式発信器の発信器セグメントの数を数え、
所定の境界数を上回った場合、前記機関を遮断する、
請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
２サイクル機関の回転する部材の外周にわたって均等に分散された発信器セグメントを有するインクリメント式発信器と、センサとを有するセンサシステムにおいて、
制御ロジックにより、
機関が空走する場合に、インクリメント式発信器が用いられて、少なくとも１つの燃焼室の圧縮および膨張フェーズによって発生する、検出した角速度のサイクリックな１回転中の変動が検出され、
インクリメント式発信器の所定の発信器セグメントに対応付けられることによって、クランクメカニズムの角度位置についての情報が形成されることを特徴とする、
センサシステム。
【請求項９】
前記インクリメント式発信器は、クランクメカニズムの角度位置についての別の情報を表すギャップを有している、
例えば請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法にて使用される、請求項８に記載のセンサシステム。
【請求項１０】
前記制御ロジックにより、ギャップと、計算によって決定したクランクメカニズム位置との間で、発信器セグメントによってトリガされた制御信号を数えることによって機関の回転方向が求められる、
請求項９に記載のセンサシステム。
【請求項１１】
前記ギャップは、機関の正回転方向にみて当該機関の第１またはただ１つのシリンダの９０°前に設けられている、
請求項９または１０に記載のセンサシステム。
【請求項１２】
前記インクリメント式発信器は、３６個の発信器セグメントからなり、そのうちの２つがギャップを形成するために短縮されるか、または切り欠かれる、
請求項９から１１までのいずれか１項に記載のセンサシステム。
【請求項１３】
前記センサは誘導形センサである、
請求項８から１２までのいずれか１項に記載のセンサシステム。
【請求項１４】
前記センサはホールセンサである、
請求項８から１２までのいずれか１項に記載のセンサシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、適切なセンサシステムを用いて回転数およびクランクメカニズム位置（Kurbeltriebstellung）を検出する、２サイクル機関の回転方向を逆転する方法に関し、ここでこの２サイクル機関の回転方向を逆転するため、まず点火および／または燃料供給を遮断し、これに続くこの機関の空走時に、所定の境界回転数を下回った時、また場合によっては燃料供給の再取り入れが行われた後、適切に早点火（Fruezuendung）が設定される。この早点火によって機関の回転方向が逆転し、引き続き、逆転した回転方向に相応して点火および燃料供給が制御されるのである。
【０００２】
上記のように作動させたままで２サイクル機関の回転方向を逆転する方法はすでに公知である。この際に制御に必要な回転方向の検出は、少なくとも２つのホールセンサによって行われ、ここではセンサ信号の時間的な列から、回転数の決定に加えて、クランクシャフトの回転方向および位置の決定も可能である。第２のセンサに対してコストが高くなるのに加えて、この第２のセンサを取り付けるためのコストも高くつく。ここでこのセンサも同様に制御ロジックに接続される。
【０００３】
本発明の課題は、ただ１つのセンサで動作する、２サイクル機関の回転方向逆転方法を提供することである。
【０００４】
この課題は、本発明にしたがい、ただ１つのセンサと、外周にわたって均等に分散された所定数の発信器セグメントおよびギャップを有するインクリメント式発信器とを協働させ、またこの発信器セグメントを用いて、上記の外周についてクランクメカニズム（Kurbeltrieb）の目下の角速度を求め、また上記ギャップを評価して絶対的なクランクシャフト位置を決定し、機関が空走している場合に、上記のインクリメント式発信器を用いて、この機関の少なくとも１つの燃焼室の圧縮および膨張フェーズによって発生する、クランクメカニズムの１回転中の角速度変動を検出して、所定の発信器セグメントに対応付け、ギャップに対するこの発信器セグメントの相対的な角度位置から回転方向を決定する、冒頭に述べた形式の方法により解決される。
【０００５】
この方法が利用しているのは、点火および／または燃料供給がなしに空走する機関に発生する角速度のサイクリックな変動であり、ここでこれらの変動は、圧縮フェーズ中のクランクメカニズムのブレーキングと、膨張フェーズ中の軽微な再加速の結果として発生する。これらの変動の検出は、つぎのようなインクリメント式発信器を使用することによって可能である。すなわち、このインクリメント式発信器の発信器セグメントは所定の角度間隔で設けられており、これにより、１回転中に上記の外周にわたって複数回トリガされる信号の時間間隔から精確な角速度を決定することができるのである。空走中、例えば、角速度の局所的な極大値および極小値が発生し、これらは所定の発信器セグメントに対応付けることが可能である。この対応付けは、例えば、インクリメント式発信器のギャップが最後に通過して以来のパルスを数えることによって行われる。これによってギャップに加えて、クランクメカニズムの角度位置についての別の情報が得られる。対応付けられた発信器エレメントは、機関の回転方向に応じて、相異なるセグメント数だけギャップから離れている。ここで使用するセンサの種類は重要ではなく、例えば、発信器エレメントとしての歯と協働するホールセンサも、誘導形センサも共に使用可能であり、またはインクリメント式発信器としての孔付き板または類似のものと協働する別のセンサ、例えば光学的に作用するセンサも使用可能である。この場合、上記のギャップは閉じた孔である。
【０００６】
有利には、回転方向逆転が行われた後、点火時点または場合によっては燃料供給の噴射時点の位置と、上記のインクリメント式発信器のギャップとを新たに同期化する。これは、回転方向逆転の際に場合によっては発生するポジショニングエラーを調整するのに有利であり得る。それは、発信器セグメントによってトリガされるパルスの数は、早点火の後、なおクランクメカニズムの慣性質量によって正転方向に通過する発信器セグメントの数に応じて変動することがあるからである。通例、同期化は逆方向への最初の回転中にすでに行うことができる。
【０００７】
さらにこの方法はつぎのように発展させることができる。すなわち、早点火の後、数センサ信号の後、回転数上昇を待ち受け、この回転数上昇が行われない場合、機関を遮断するように発展させることができる。回転方向の逆転が行われる際、機関は、新たな回転方向へのその最初の回転時にすでに大きく加速され、これはインクリメント式発信器を用いてセンサにより、検出することができる。早点火の後、誤って先の回転方向で上死点を越えて回転数が上昇しないことは、機関の遮断に対するシグナルとして使用することができ、これによって回避されるのは、まだ正転方向に回転する機関が、後続の回転における完全に誤った点火時点により、酷使されることである。
【０００８】
殊に有利にはこの方法は２気筒機関に使用され、ここのこの機関のシリンダは１８０°だけずれてクランクメカニズムに配置されており、回転方向逆転の後、対応付け、すなわち、点火および場合によっては燃料噴射の制御が、第１シリンダと第２シリンダとの間で交替される。シリンダの制御を計算によって変更することも考えられるが、このような交替によって、殊につぎのような利点が得られる。すなわち、正転回転方向を基準にして第１シリンダの上死点の約９０°前に配置されることが多い、インクリメント式発信器のギャップは、逆回転時にも、この場合に第２シリンダにおいて実際に行われる点火過程を基準にして相対的にわずかな角度間隔で位置しており、これによって制御の際の利点が得られる。単気筒機関では当然のことながら、回転方向逆転の後、点火および場合によっては燃料噴射を、インクリメント式発信器のギャップの位置を基準にして変更して設定しなければならない。この設定は制御技術的的に遅延することによって行われる。事情によっては別のギャップを設けることも考えられる。しかしながらこのギャップは、上に説明したクランクメカニズムの位置決定を困難にするものであってはならない。
【０００９】
多気筒機関では、シリンダに対応付けられた、クランクシャフトの屈曲部（Kroepfung）のずれに応じて、回転方向逆転後の新たな対応付けをシリンダ間でペアで交替するか、または例えば３気筒では、インクリメント式発信器のギャップを基準にしてこの対応付けを新たに決定する。
【００１０】
上記のインクリメント式発信器の別の利点は、上記の方法の有利な発展形態において使用されることであり、これによれば、早点火を出力した後、センサを通過するインクリメント式発信器の発信器セグメントの数を数え、所定の境界数を上回った場合、機関を遮断する。回転数上昇を検出するために択一的または補足的に考えられるこの手段は、機関の回転方向逆転が成功したか否かを評価するために使用することができる。インクリメント式発信器のギャップは、すでに述べたように、通例、正転回転方向についてピストンの上死点の約９０°前までにある。早点火は、例えば、有利には上死点の約５０°前、すなわち、インクリメント式発信器のギャップの後、約４〜５個の発信器セグメント前にある。回転方向の逆転が成功した場合、ギャップに新たに到達するまでにセンサが検出するセグメントは、クランクメカニズムの慣性質量に起因する過剰な回転（Ueberschwingen）の際にも、後続の２７０°回転を伴ってインクリメント式発信器が上死点を越える場合よりも格段少ない。このギャップが、数センサパルスの後、発信器セグメントの総数の４分の１にほぼ等しい検出される場合、回転方向逆転が成功したことを前提とすることができる。
【００１１】
本発明はセンサシステムも対象とし、ここでこれは、外周にわたって均等に分散された発信器セグメントを有するインクリメント式発信器と、センサとを用いて位置を検出することができる。本発明では、制御ロジックにより、機関が駆動制御されずに空走する場合に、この機関の少なくとも１つの圧縮および膨張フェーズによって発生する、検出した角速度のサイクリックな１回転中の変動が検出され、これらの変動がインクリメント式発信器の所定の発信器セグメントに対応付けられることによって、クランクメカニズムの角度位置についての情報が形成される。様々な分野での使用に有利であるこのようなセンサシステムにより、クランクメカニズムの角度位置を決定することができる。上に説明した形式の方法での有利な使用に対し、上記のインクリメント式発信器は有利にギャップを有し、ここでこれは、２つの発信器セグメントを短縮する、または切り欠くことによって形成され、これがセンサと共にクランクメカニズムの角度位置についての別の情報を表す。このようなセンサシステムによって可能になるのは、角速度の所定の勾配と、所定の発信器セグメントとを対応付けることにより、またギャップを検出することにより、目下の回転数の決定およびクランクメカニズム位置の決定の他に回転方向の精確な決定を行うことである。それは、求めた発信器セグメントと、ギャップとの角度間隔は、２サイクル機関の空走時に回転方向に応じて異なっているからである。
【００１２】
本発明では、制御ロジックにより、ギャップと、計算によって決定したクランクメカニズム位置との間で、発信器セグメントによってトリガされた制御信号を数えることによって機関の回転方向が求められる。
【００１３】
すでに述べたように、上記のギャップは、機関の正回転方向にみて有利には機関の第１のシリンダまたはただ１つのシリンダの９０°前に設けられており、これにより、一方では通常の回転時に点火パルスを適時にトリガし、他方では所望の回転方向逆転の場合にも有利にも上死点の約５０°前にある早点火をトリガすることができるのである。
【００１４】
車両分野でこれまで使用されているインクリメント式発信器は、通例、外周にわたって６０個の歯が分散されており、ギャップはふつう２つの歯に当たり、これによりこのギャップを確実に検出することができるようにしている。これに対して本発明のセンサシステムは、有利には外周にわたって分散された３６個だけの発信器セグメント、有利には歯を有しており、そのうちの２つがギャップ形成のために取り除かれている。発信器セグメントのこの数は、２サイクル機関のクランクシャフトへの配置の際に有利であることが判明した。それは、ふつうの６０個の歯では、高回転数時に繰り返しレートが高いことに起因して、システムの割り込み負荷が高くなり過ぎるからである。約３６個の発信器セグメント数は、一方ではシステムの割り込み負荷を低減するという点から、また他方ではクランクメカニズムの外周にわたって十分なトリガが行われるという点から殊に有利であることが判明している。
【手続補正書】
【提出日】平成15年12月3日(2003.12.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有利なセンサシステムを用いて回転数およびクランクメカニズム位置を検出する、２サイクル機関の回転方向を逆転する方法であって、
回転方向を逆転するため、まず点火および／または燃料供給を遮断し、
引き続く当該機関の空走時に、所定の境界回転数を下回った時、また場合によっては燃料供給の再取り込みが行われた後、適切に早点火を設定し、該早点火によって前記機関の回転方向が逆転し、引き続き、逆転した回転方向に相応して燃料供給および点火を制御する形式の、２サイクル機関の回転方向を逆転する方法において、
ただ１つのセンサと、外周にわたって均等に分散された所定数の発信器セグメントおよびギャップを有するインクリメント式発信器とを協働させ、また前記発信器セグメントを用いて、前記の外周についてクランクメカニズムの目下の角速度を求め、また前記ギャップを評価してクランクメカニズム位置を決定し、
前記機関が空走している際に、前記インクリメント式発信器を用いて、当該機関の少なくとも１つの燃焼室の圧縮および膨張フェーズによって発生する、当該機関のクランクメカニズムの１回転中の角速度変動を検出して、所定の発信器セグメントに対応付け、
前記ギャップに対する当該発信器セグメントの相対的な角度位置から機関の回転方向を決定することを特徴とする、
２サイクル機関の回転方向を逆転する方法。
【請求項２】
回転方向逆転の後、点火時点および場合によっては噴射時点の位置と、前記インクリメント式発信器のギャップとを新たに同期化する、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
回転方向逆転の後、数センサ信号の後、回転数上昇を待ち受け、該回転数上昇が行われない場合、前記機関を遮断する、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
クランクメカニズムにて１８０°ずらされたシリンダを有する２気筒機関に使用され、
回転方向逆転の後、前記対応付けを第１シリンダと第２シリンダとの間で交替する、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
２つよりも多くのシリンダを有する機関の場合、クランクメカニズムにて１８０°互いにずらされて配置されたシリンダ間で前記対応付けをペアで交替するか、またはシリンダが異なるずれを有する場合には、当該のずれに相応し、ギャップを基準にして前記対応付けを新たに決定する、
請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
単気筒機関の場合、回転方向逆転の後、前記ギャップの位置に相応し、ピストンの上死点を基準にして前記の対応付けを制御技術的に遅延する、
請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記の早点火を出力した後、前記センサを通過したインクリメント式発信器の発信器セグメントの数を数え、
所定の境界数を上回った場合、前記機関を遮断する、
請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
センサと、２サイクル機関の回転する部材の外周にわたって均等に分散された発信器セグメントを有するインクリメント式発信器と、制御ロジックとを有するセンサシステムにおいて、
前記インクリメント式発信器は、クランクメカニズムの角度位置についての情報を表すギャップを有しており、
前記制御ロジックにより、
前記発信器セグメントが用いられて、外周についてクランクメカニズムの目下の角速度が求められ、
機関が空走している場合に、インクリメント式発信器が用いられて、少なくとも１つの燃焼室の圧縮および膨張フェーズによって発生する、検出した角速度のサイクリックな１回転中の変動が検出され、インクリメント式発信器の所定の発信器セグメントに対応付けられることによってクランクメカニズムの角度位置についての情報が形成され、
ギャップと、計算によって決定したクランクメカニズム位置との間で、発信器セグメントによってトリガされた制御信号が数えられることによって機関の回転方向が求められることを特徴とする、
例えば請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法に使用されるセンサシステム。
【請求項９】
前記ギャップは、機関の正回転方向にみて当該機関の第１またはただ１つのシリンダの９０°前に設けられている、
請求項８に記載のセンサシステム。
【請求項１０】
前記インクリメント式発信器は、３６個の発信器セグメントからなり、そのうちの２つがギャップを形成するために短縮されるか、または切り欠かれる、
請求項８または９に記載のセンサシステム。
【請求項１１】
前記センサは誘導形センサである、
請求項８から１０までのいずれか１項に記載のセンサシステム。
【請求項１２】
前記センサはホールセンサである、
請求項８から１１までのいずれか１項に記載のセンサシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
ＵＳ６０９８５７４から上記の形式の内燃機関の回転方向逆転方法が公知であり、ここでは固有に段階付けられた歯を有する誘導形センサと、信号評価部とを使用して、機関の回転数および角度位置ならびに回転方向を同時に検出している。
本発明の課題は、ただ１つのセンサで動作する、２サイクル機関の回転方向を逆転する別の方法を提供することである。


【国際調査報告】
2005515345.tif 000002
2005515345.tif 000003
2005515345.tif 000004
2005515345.tif 000005
2005515345.tif 000006
2005515345.tif 000007