(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴射バルブのための制御信号を形成するための及び/又は点火をトリガするための計算装置を有する内燃機関制御のための装置であって、
前記計算装置では、クランクシャフト及びカムシャフトの角度位置を相応のセンサ信号の評価によって検出し、
センサ信号を生成するために、前記クランクシャフトに結合され少なくとも１つの基準マークを有するクランクシャフトセンサホイール及び前記カムシャフトに結合され１８０°に亘って延在する角度マークを有するカムシャフトセンサホイールは各測定器によって走査される、噴射バルブのための制御信号を形成するための及び/又は点火をトリガするための計算装置を有する内燃機関制御のための装置において、
第２のカムシャフトには１８０°に亘って延在する角度マークを有するカムシャフトセンサホイールが配置されており、クランクシャフト及び第１のカムシャフトのセンサホイールは相互に角度α１だけずれて回転し、前記第１のカムシャフト及び前記第２のカムシャフトのセンサホイールは相互に角度α２だけずれて回転し、
前記の角度α１およびα２を選択して、内燃機関の１つの動作サイクルの間に６つの同期点が得られるようにしたことを特徴とする計算装置を有する内燃機関制御のための装置。
【請求項２】
計算装置は内燃機関の制御機器であり、
クランクシャフトセンサホイールの基準マークと第１のカムシャフトセンサホイールの正の側縁との間の角度α１はカムシャフト角度４５°乃至はクランクシャフト角度９０°であり、
カムシャフトセンサホイールの正の側縁の間の角度α２はカムシャフト角度９０°乃至はクランクシャフト角度１８０°であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関制御のための装置。
【請求項３】
内燃機関は２つのシリンダバンクを有するＶ型エンジンであり、
それぞれのシリンダバンクにはカムシャフトが配属されていることを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関制御のための装置。
【請求項４】
内燃機関は少なくとも２つのカムシャフトを有するエンジンであり、前記カムシャフトは吸気用カムシャフト及び排気用カムシャフトであることを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関制御のための装置。
【請求項５】
制御機器（２）は、両方のカムシャフトセンサ信号供給のための別々の入力側を有し、
レベル試問の他に前記両方のセンサ信号における側縁変化のインタラプト検出を別個に行うことを特徴とする請求項２、３又は４記載の内燃機関制御のための装置。
【請求項６】
高速スタート検知が行われ、第１の同期ポイントの検知の後で同期が行われ、続く計算において前記同期が顧慮されることを特徴とする請求項１〜５までのうちの１項記載の内燃機関制御のための装置。
【請求項７】
エラー検知が行われ、該エラー検知によってクランクシャフトセンサ及び/又はカムシャフトセンサの故障が検知され、
残っている他の信号が明確な同期ポイント発生のために互いに関連づけられることによって同期が行われることを特徴とする請求項１〜６までのうちの１項記載の内燃機関制御のための装置。
【請求項８】
制御機器は互いにクランクシャフト角度１８０°だけずれているカムシャフト信号の正及び負の側縁変化の連続を評価し、側縁変化がクランクシャフト角度１８０°だけずれる場合に逆回転が検知されることを特徴とする請求項１〜７までのうちの１項記載の内燃機関制御のための装置。
【請求項９】
絶えざるカムシャフトの位置変位を有する及び/又はカムシャフトの位置変位の診断を有する内燃機関において、位置変位の実際値は両方のカムシャフトセンサ信号の評価によって検出され、この実際値は絶えざるカムシャフトの位置変位の制御の際に又は前記診断の際に使用されることを特徴とする請求項１〜８までのうちの１項記載の内燃機関制御のための装置。
【請求項１０】
カムシャフト位置変位の実際値を検出するために、シリンダヘッド毎に２つの信号側縁が評価されることを特徴とする請求項８記載の内燃機関制御のための装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関制御のための装置、とりわけ噴射バルブのための制御信号を形成するための及び/又は点火をトリガするための計算装置を有する内燃機関制御のための装置であって、前記計算装置では、クランクシャフト及びカムシャフトの角度位置を相応のセンサ信号の評価によって検出し、センサ信号を生成するために、前記クランクシャフトに結合され少なくとも１つの基準マークを有するクランクシャフトセンサホイール及び前記カムシャフトに結合され１８０°に亘って延在する角度マークを有するカムシャフトセンサホイールは各測定器によって走査される、燃料噴射制御及び点火制御のための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子的に制御される噴射及び点火を有する多気筒内燃機関においては、いつそしてどのくらいの燃料がシリンダ毎に噴射されるべきか及び適当な点火時点はいつかが制御機器で計算される。これらの計算を正確に行うことができるためには、クランクシャフト乃至はカムシャフトの各々の位置又は内燃機関の複数のカムシャフトの各々の位置が分かっていなければならない。よって、クランクシャフト及びカムシャフトはそれぞれのセンサホイールと結合されており、このセンサホイールは特徴的な表面を有し測定器によって走査される、ということは普通であり例えばドイツ特許出願公開第４３４２７２１８号に記述されている。クランクシャフトセンサホイールはこの場合多数の同一の角度マークを有し、これらの角度マークは相互に同じ間隔で配置されており、さらにこのクランクシャフトセンサホイールは角度マークが２つ欠けていることによって形成される基準マークを有する。カムシャフトセンサホイールは唯一の角度マークを有し、この角度マークは１８０°の範囲に亘って延在している。両方のセンサホイールは適当な測定器によって走査され、この測定器の出力信号は制御機器において評価される。
【０００３】
内燃機関の運転開始後、この制御機器にはクランクシャフト及びカムシャフトの角度位置は知らされない。両方のシャフトが所定の角度だけ回転し基準マークとカムシャフトの少なくとも１つの角度マーク側縁が検知された後でようやくはじめて同期が行われ、噴射及び点火のための同相の制御パルスが送出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、２つのカムシャフトを有する内燃機関においてとりわけ迅速な同期が可能であるようにすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、第２のカムシャフトには１８０°に亘って延在する角度マークを有するカムシャフトセンサホイールが配置されており、クランクシャフト及び第１のカムシャフトのセンサホイールは相互に角度α１だけずれて回転し、前記第１のカムシャフト及び前記第２のカムシャフトのセンサホイールは相互に角度α２だけずれて回転することによって解決される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の装置は次のような利点を有する。すなわち、２つのカムシャフトを有する内燃機関においてとりわけ迅速な同期が可能である。というのも、クランクシャフト及びカムシャフトにおけるセンサホイールの本発明の配置及び形成によって、内燃機関の１つの動作サイクルの間に６つの明確な同期ポイントが現れるからである。本発明の装置は、とりわけ有利にはＶ型のシリンダ配置の内燃機関におけるシリンダ検知のために使用される。このＶ型のシリンダ配置の内燃機関では、シリンダは２つのシリンダバンクに配置されており、それぞれのシリンダバンクには所属のセンサホイールを含むカムシャフトが配属されている。
【０００７】
本発明のさらに別の利点は、従属請求項の特徴部分記載の構成によって得られる。この場合、とりわけ有利には、クランクシャフトとカムシャフトとの間の同期は、基準マーク乃至はクランクシャフトセンサホイールの隙間においてシリンダバンク１又は２におけるカムシャフト信号の前記基準マークに所属する位相レベルによって行われるか又はシリンダバンク１又は２における正の又は負のカムシャフト側縁における同期によって行われる。カムシャフト位相センサのうちの１つが故障した際には、位相センサ緊急動作が開始され、同期はこの場合残っている他のカムシャフト位相信号だけによって行われる。これにより、常に４つの明確な同期ポイントが保持される。
【０００８】
クランクシャフトと共に回転するセンサホイールを走査するクランクシャフト回転数センサの選択の際には、シリンダバンク１又は２の正又は負のカムシャフト信号側縁が評価されることによって同様に４つの明確な同期ポイントが得られる。さらに有利には回転数センサ緊急動作中にエンジン位置の更新のために４つの側縁が得られる。
【０００９】
エンジンが逆方向に回転する場合には有利には逆回転検知が行われる。これにより、吸気管が異常音を出す危険が低減する。エンジンの逆方向回転の際にはカムシャフト位相センサの正及び負の側縁変化はクランクシャフト角度１８０°だけずれる。このことからエンジンの逆回転が推論される。
【００１０】
可変的なカムシャフト位置変位を有する又はカムシャフト位置変位の診断を有する内燃機関においては、有利な評価が可能である。というのも、シリンダヘッド毎に２つの信号側縁が存在し、この２つの信号側縁によってカムシャフト位置変位の実際値が検出されるからである。この実際値は絶えざるカムシャフト位置変位の制御のために又は診断のために使用されうる。
【００１１】
とりわけ有利には、異なる方向に回転するカムシャフトセンサホイールにおいて２つの機械的に同一に形成されたセンサホイールが使用される。これは１種類のセンサホイールだけが製造されればよく、組立の際の取り付け間違いの危険がない、という利点を有する。有利にはこの装置全体は高速スタートシステムとして使用される。
【００１２】
【実施例】
本発明の実施例を図面に示し、以下の記述において詳しく説明する。
【００１３】
図１には本発明の説明に必要な内燃機関の構成部分が例示的に図示されている。ここではセンサホイールは１０で記されている。このセンサホイール１０は内燃機関のクランクシャフト１１に固定的に結合されており、さらにその周囲部に多数の同一の角度マーク１２を有する。これらの同一の角度マーク１２の他に基準マーク１３が設けられている。この基準マーク１３は例えば２つの角度マークが欠けることによって実現されている。角度マークの数は例えば６０−２個である。
【００１４】
第２のセンサホイール１４は内燃機関の第１のカムシャフト１５と結合されており、その周囲部に角度マーク１６を有する。この角度マーク１６は１８０°の角度に亘って延在している。さらに別のセンサホイール１７は内燃機関の第２のカムシャフト１８に結合されており、その周囲部に角度マーク１９を有している。この角度マーク１９も同様に１８０°の角度に亘って延在している。２０と２１とによってクランクシャフトとカムシャフトとの間にある結合関係が示されている。両方のカムシャフトはクランクシャフトによって駆動され、これら両方のカムシャフトはクランクシャフト回転数の半分の回転数で回転する。シリンダがいわゆるＶ型に配置されているエンジン（Ｖ型エンジン）では一方のシリンダバンクに１つのカムシャフトが、もう一方のシリンダバンクにはもう１つのカムシャフトが配属されている。
【００１５】
シリンダバンク毎に複数のカムシャフトを有する他の内燃機関に対しても同様に本発明の装置は使用できる。例えば、可変的なカムシャフト位置変位を有し、吸気バルブ制御用のカムシャフトと排気バルブ制御用のカムシャフトとを有する内燃機関の場合、本発明の装置によって付加的にカムシャフト位置変位を検出できる。
【００１６】
本発明の装置は少なくとも２つのカムシャフトを有するエンジン一般において使用され、これらカムシャフトは通常は吸気用カムシャフト及び排気用カムシャフトである。
【００１７】
図１の実施例において、クランクシャフト及びカムシャフトに配属されるセンサホイールの配置は、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。この場合、第１のカムシャフトセンサホイールはクランクシャフトセンサホイールに対して角度α１だけずれて回転する。第２のカムシャフトセンサホイールは第１のカムシャフトセンサホイールに対して角度α２だけずれて回転し、この際有利にはα２はほぼ１８０°である。角度α１はほぼ４５°であり、この角度は角度マーク１６の始端部と基準マーク１３の終端部との間の角度である。この信号経過に対しては、図２に図示されている関係が得られる。
【００１８】
クランクシャフト及びカムシャフトに配属されるセンサホイール１０、１４、１７は、適当な測定器２２、２３、２４、例えば誘導測定器又はホールセンサによって走査される。角度マークの傍らを通過する際にこれらの測定器に発生される信号は、直ちに処理されて制御機器２５に供給されるか又は制御機器２５自体の中で適当なやり方で初めて処理されるかのいずれかである。この処理の際に有利には方形信号が形成され、この方形信号の立ち上がり側縁が１つの角度マークの始端部に相応し、この方形信号の立ち下がり側縁が１つの角度マークの終端部に相応する。これらの信号乃至はこれらの信号の個々のパルスの時間的経過は制御機器２５において回転数検出及びシャフトの角度位置決定のために評価される。
【００１９】
制御機器２５は、ここでは入力側２６しか図示されていないが、異なる入力側を介して内燃機関の制御乃至は調整に必要な他の入力パラメータを受け取る。これらの他の入力パラメータは様々なセンサ２７によって測定される。このようなセンサの例としてはエンジン温度センサ、スロットルバルブセンサ、吸気管圧力センサなどである。さらに入力側２８を介して点火オン信号が供給される。この点火オン信号は点火スイッチ２９が閉成される際にイグニッションロックの端子Ｋｌ.１５から供給される。
【００２０】
ここには詳しくは図示されてはいない計算手段乃至はメモリ手段を含む制御機器は出力側に３０及び３１で示される点火及び噴射のための信号を送出する。制御機器２５の電圧給電は通常のやり方でバッテリ３２によって行われる。このバッテリ３２はスイッチ３３を介して制御機器２５に接続されている。図１に示されているパラメータによって制御機器２５はクランクシャフト１１及びカムシャフト１５、１８の位置を内燃機関の動作中にいつでも検出する。クランクシャフト１１とカムシャフト１５、１８との間の対応関係はカムシャフトの位置と個々のシリンダの位置との間の対応関係と同様に分かっているので、第１の同期ポイントの検知の後で同期乃至はシリンダ検知が行われる。そして公知のやり方で噴射及び点火が制御乃至は調整される。
【００２１】
図２には、測定器２２、２３、２４から供給されすでに方向信号に処理されている信号がクランクシャフト角度αによって示されている。詳しく言えば、図２ａはクランクシャフトセンサから供給される信号を示しており、この信号はセンサホイールとして６０−２個の角度マークを有するホイールを使用する場合に発生する。２つパルスが欠けていることによって形成される基準信号はクランクシャフトが回転する毎に１回、すなわち動作サイクル毎に２回発生する。１〜６の数字の列は６つの同期ポイントを示す。これらの同期ポイントの決定を次にさらに詳しく説明する。
【００２２】
図２ｂ及び２ｃにはカムシャフトセンサから供給される２つの信号が示されている。「高い」位相乃至は「低い」位相の長さはそれぞれクランクシャフト角度３６０°である。というのも、カムシャフトは公知のようにクランクシャフトの速度の半分の速度で回転するからである。クランクシャフトを基準にする角度α１はクランクシャフト角度９０°である。これは実際には４５°の角度に相応する。
【００２３】
図２ｄには、ソフトウェア内の数え方に従って、どのシリンダが点火上死点（ＺＯＴ）にあるかを示し、さらにどのシリンダが負荷変化上死点（ＬＷＯＴ）にあるかを示す。
【００２４】
図２ｅには、どの位相で個々のシリンダに対して吸気バルブ開かれているか（ＥＶ１，ＥＶ２，…）が示されている。矢印は点火時点を示す。
【００２５】
図２に図示された信号経過は、既述のように、それぞれのシリンダバンクに配属される２つのカムシャフトを有する６気筒Ｖ型エンジンに１８０°の長さの角度マークを有する各センサホイールが使用される場合に得られる。両方のセンサホイールの位置は、動作サイクルを基準にして角度α２有利にはカムシャフト角度９０°だけ、すなわちクランクシャフト角度１８０°だけ互いにずらされている。クランクシャフトにおける同期ポイントに対するセグメント変化の位置は所定の角度α１有利にはカムシャフト角度４５°乃至はクランクシャフト角度９０°だけずらされている。このセグメント変化の位置は６０−２個の隙間の後の２番目の角度マークから形成される。
【００２６】
制御機器２５での信号検出によって、両方のカムシャフトセンサ信号に対して２つの別々の入力側が使用される。この２つの別々の入力側は通常のレベル試問の他に両方のカムシャフトセンサ信号における側縁変化のインタラプト検出も別個に行うことができる。
【００２７】
この装置によって、動作サイクル（クランクシャフト角度７２０°）の間に６つの明確な同期ポイントが発生する。同期は、それぞれシリンダバンク１又は２に配属されるカムシャフト信号１又は２の基準マークに所属する位相レベルを使用して、クランクシャフト信号の基準マーク（隙間）において行われる。さらに別の同期はシリンダバンク１又は２のカムシャフト信号の正又は負の側縁において得られる。全体として６つの同期ポイントが決定される。これらの６つの同期ポイントによって、ここに記述されたシステムにより高速スタートを行うことができるようになる。というのも、６つの同期マークのうちの第１の同期マークに到達した後で同期を実施するとができるからである。
【００２８】
両方のカムシャフト位相センサ２３、２４のうちの１つが故障した場合には、常に４つの明確な同期ポイントが生成される。これは、まだ残っている他の位相信号がクランクシャフトセンサ信号とともに評価されることによる。この場合、クランクシャフト信号の隙間及びカムシャフト信号の正又は負の側縁の発生も評価される。
【００２９】
回転数センサ、すなわちクランクシャフトセンサ２２が故障した場合には、４つの明確な同期ポイントが両方のカムシャフトセンサ信号の正又は負の側縁の評価を介して生成される。このいわゆる回転数センサの緊急動作の場合でも常に４つの側縁がこの緊急動作におけるエンジン位置の更新に使用される。
【００３０】
本発明の装置によって、さらに逆回転検知が可能である。例えばエンストの後でエンジンが逆方向に回転する場合、いわゆる吸気管が異常音を出す危険がある。両方のカムシャフトセンサ信号の正及び負の側縁変化を評価することによって、この逆回転のために側縁変化がクランクシャフト角度１８０°だけずれる場合が検知される。このようなずれが検知されると、制御機器２５によってエンジンの逆回転が推論され、必要な処置が講じられる。逆回転が検知された場合には後続の噴射が阻止され、この結果エンジンは比較的高速に静止状態に至る。
【００３１】
可変的なカムシャフト位置変位を有する又はカムシャフト位置変位の診断を有する内燃機関においては、本発明の装置によってこのカムシャフト位置変位の実際値を検出することができる。これは両方のカムシャフトセンサ信号の信号側縁の時間的な経過を互いに関連づけることによって行われる。この場合、シリンダヘッド毎に２つの信号側縁が存在し、この２つの信号側縁を介して位置変位の実際値が検出される。この実際値は絶えざる位置変位の制御又は診断のために使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】測定器と噴射及び点火の制御のための計算が行われる制御機器とを含むクランクシャフト及びカムシャフトの装置の概略図である。
【図２】クランクシャフト角度に関して信号経過を示す線図である。
【符号の説明】
１０  センサホイール
１１  クランクシャフト
１２  角度マーク
１３  基準マーク
１４  センサホイール
１５  カムシャフト
１６  角度マーク
１７  センサホイール
１８  カムシャフト
１９  角度マーク
２０  結合関係
２１  結合関係
２２  測定器
２３  測定器
２４  測定器
２５  制御機器
２６  入力側
２７  センサ
２８  入力側
２９  点火スイッチ
３０  点火信号
３１  噴射信号
３２  バッテリ
３３  スイッチ
Ｋｌ.１５  イグニッションロックの端子
ＺＯＴ  点火上死点
ＬＷＯＴ  負荷変化上死点
【図１】
0004154014.tif 000002
【図２】
0004154014.tif 000003