DE4323035A1 - Steuervorrichtung für Brennkraftmaschinen mit innerer Verbrennung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Steuer- oder Regelvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit innerer Verbrennung, zum Steuern oder Regeln des Taktes, beispielsweise des Zündtaktes und/oder des Brennstoffeinspritztaktes für jeden der einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine, auf der Grundlage eines Bezugspositionssignals, welches eine erste und zweite Bezugsposition angibt. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschinensteuer- oder -regelvorrichtung, welche eine Taktsteuerung mit hoher Genauigkeit sicherstellen kann, selbst wenn sich die Brennkraftmaschine in einem Übergangs-Betriebszustand befindet.

Im allgemeinen wird bei Brennkraftmaschinen mit innerer Verbrennung (nachstehend einfach als "Motor" bezeichnet), beispielsweise für Automobile oder Kraftfahrzeuge, eine auf einem Mikrocomputer beruhende Steuereinrichtung zum Berechnen des Zündtaktes und des Brennstoffeinspritztaktes für jeden der Motorzylinder auf der Grundlage von Bezugswinkelpositionen einer Kurbelwelle des Motors verwendet, um den Brennstoffeinspritztakt und den Zündtakt optimal zu steuern, während der Betriebszustand des Motors berücksichtigt wird.

Die Bezugspositionen für eine derartige Takt oder Zeitpunktsteuerung werden von dem Bezugspositionssignal abgeleitet. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß in der Praxis die Taktsteuerung mit einer Verzögerung durchgeführt wird, welche einem Intervall zwischen den Bezugspositionssignalen seit einem Zeitpunkt entspricht, zu welchem das vorherige Bezugspositionssignal ermittelt wurde. Daher ist es wünschenswert, die Taktsteuerung so durchzuführen, daß die nächste Bezugsposition vorhergesagt wird. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn sich der Motor in einem Übergangs-Betriebszustand befindet, beispielsweise einer Beschleunigung oder Verzögerung. In diesem Fall ist es wünschenswert oder sogar erforderlich, den Trend der Änderung des Zeitraums des Bezugspositionssignals zu ermitteln, und die vorhergesagte Bezugspositionsperiode zu bestimmen, um hierdurch den Steuertakt zu korrigieren.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird zunächst der technische Hintergrund erläutert.

Fig. 7 ist ein Blockschaltbild, welches schematisch den Aufbau einer bekannten Motorsteuervorrichtung zeigt. Die Motorsteuerung weist eine Bezugspositionssignal-Erzeugungseinrichtung 1 auf, um ein Bezugspositionssignal TR zu erzeugen, welches eine erste und zweite Bezugsposition (die nachstehend beschrieben werden) zylinderweise synchron zur Motordrehzahl (Umdrehungen pro Minute) anzeigt, mehrere Sensoren zur Erfassung von Betriebszuständen D des Motors, insgesamt durch eine Bezugsziffer 2 bezeichnet, sowie eine Steuereinrichtung 3, die durch einen Mikrocomputer realisiert wird, zum Steuern des Motorbetriebs auf der Grundlage des Bezugspositionssignals TR und des Motorbetriebszustandssignals D.

Die Steuereinrichtung 3 weist einen Bezugspositionsperiodenmeßteil 31 zum Messen einer Bezugspositionsperiode T180 auf der Grundlage des Bezugspositionssignals TR auf, einen Berechnungsteil 32 zur Berechnung einer vorhergesagten Bezugspositionsperiode, um eine nachfolgende Periode zu berechnen, also eine vorhergesagte Bezugspositionsperiode Tex auf der Grundlage der Änderung oder Variation der Bezugspositionsperiode T180, sowie eine Taktsteuerung 33 zum Steuern des Motors auf der Grundlage der vorhergesagten Bezugspositionsperiode Tex, des Bezugspositionssignals TR, und des Motorbetriebszustandssignals D.

Die Taktsteuerung 33 erkennt die Bezugsposition für jeden Motorzylinder auf der Grundlage des Bezugspositionssignals TR und berechnet den Steuertakt (Zündzeitpunkt usw.), während der Motorbetriebszustand D berücksichtigt wird, korrigiert den Steuertakt auf der Grundlage der vorhergesagten Bezugspositionsperiode Tex und gibt ein Steuersignal entsprechend dem korrigierten Steuertakt aus. Das von der Taktsteuerung 33 ausgegebene Steuersignal wird einer Einrichtung zum Steuern einer Zündspule und einer Brennstoffeinspritzvorrichtung (nicht gezeigt) zugeführt.

Fig. 8 ist eine Perspektivansicht, welche konkret einen beispielhaften Aufbau der Bezugspositionssignal-Erzeugungseinrichtung 1 zeigt. Wie aus dieser Figur hervorgeht, wird diese Bezugspositionssignal-Erzeugungseinrichtung 1 durch eine Signalscheibe 11 gebildet, welche auf einer Nockenwelle 10 angebracht ist, die sich synchron zum Motorbetrieb dreht. Die Signalscheibe 11 weist mehrere Schlitze 12 auf, die koaxial angeordnet sind und sich in der Richtung erstrecken, in welcher die Signalscheibe 11 gedreht wird, wobei die Anzahl der Schlitze der Anzahl der Motorzylinder entspricht. Jeder der Schlitze 12 weist eine Vorderkante auf, welche der ersten Bezugsposition entspricht, und eine Hinterkante entsprechend der zweiten Bezugsposition. Unter diesen Schlitzen 12 ist derjenige, welcher einem bestimmten Zylinder entspricht, mit einer Versetzung (Offset) an der Vorderkante versehen. Ein Lichtaussendeelement 13, beispielsweise eine Fotodiode, und ein Lichtempfangselement 14, beispielsweise ein Fototransistor, sind einander gegenüberliegend so angeordnet, daß die Schlitze 12 zur Erzeugung des Bezugspositionssignals TR zwischen den Bauteilen 13 und 14 hindurchgehen, welche daher so zusammenarbeiten, daß sie einen Fotodetektor bilden, der jedesmal dann, wenn der Schlitz 12 vorbeikommt, einen Impuls des Bezugspositionssignals TR erzeugt.

Fig. 9 ist ein Zeitablaufdiagramm, welches eine Signalform des Bezugspositionssignals TR zeigt, wobei T180(n-1) die vorherige Bezugspositionsperiode darstellt (also die Periode, welche zwischen den ersten Bezugspositionen liegt), wogegen T180(n) die momentane Bezugspositionsperiode darstellt, wobei ein Symbol Tex die nächste Bezugspositionsperiode darstellt, welche vorhergesagt wurde. Jede dieser Bezugspositionsperioden entspricht einem Kurbelwinkel von 180°.

Das Bezugspositionssignal TR weist einen Impuls auf, der bei der ersten Bezugsposition B 75° ansteigt (was einen Kurbelwinkel von 75° vor dem oberen Totpunkt (TDC) bezeichnet), und bei der zweiten Bezugsposition B 5° abfällt. Die erste Bezugsposition kann auch als die maximale Voreilungswinkelposition bezeichnet werden, während die zweite Bezugsposition als die ursprüngliche oder Verzögerungswinkel-Bezugsposition bezeichnet werden kann. Jeder Impuls weist eine Dauer des Pegels "H" entsprechend 70° Kurbelwinkel auf.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 8 und 9 der Betrieb der konventionellen Motorsteuervorrichtung beschrieben, die in Fig. 7 gezeigt ist.

Der Betrieb des Motors veranlaßt die Nockenwelle 10 zu einer Drehung, und daher erzeugt die Bezugspositionssignal-Erzeugungseinrichtung 1 das Bezugspositionssignal TR mit der in Fig. 9 gezeigten Signalform. Die unterschiedlichen Sensoren, die gemeinsam durch die Bezugsziffer 2 bezeichnet sind, erzeugen verschiedene Motorbetriebszustandssignale, beispielsweise bezüglich der Motordrehzahl (Umdrehungen pro Minute), der Belastung usw. Diese Signale werden zusammen mit dem Signal TR in die Steuereinrichtung 3 eingegeben.

In einem stabilen Betriebszustand des Motors, in welchem die Motordrehzahl im wesentlichen konstant bleibt, berechnet die Taktsteuerung 33, die in der Steuereinrichtung 3 vorgesehen ist, den Zündtakt und den Brennstoffeinspritztakt auf der Grundlage des Bezugspositionssignals TR und des Betriebszustandssignals D, unter Verwendung der vorhergesagten Bezugspositionsperiode Tex als Bezugspositionsperiode T180(n), da im stabilen Betriebszustand des Motors die vorhergesagte Bezugspositionsperiode Tex gleich der momentanen Bezugspositionsperiode T180(n) ist.

Es wird nunmehr beispielhaft die Zündtaktsteuerung betrachtet. Beim Betrieb des Motors mit hoher Drehzahl, in welchem der Zündtakt so gesteuert werden muß, daß ein Voreilungswinkel eingestellt wird, wird die Taktsteuerung des Zündtaktes unter Bezug auf die erste Bezugsposition durchgeführt, wogegen bei einem Betrieb mit niedriger Drehzahl, bei welchem der Zündtakt mit einer Verzögerung gesteuert wird, die Taktsteuerung des Zündtaktes unter Bezugnahme auf die zweite Bezugsposition B 5° ausgeführt wird. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß die Verteilung elektrischer Energie an die einzelnen Motorzylinder mechanisch über Entladungselektroden (nicht gezeigt) ausgeführt wird, die auf einer Drehwelle angebracht sind.

Andererseits mißt der Bezugspositionsperiodenmeßteil 31, der in der Steuereinrichtung 3 vorgesehen ist, die Periode des Bezugspositionssignals TR von der ersten Bezugsposition B 75° als der Bezugspositionsperiode T180 aus. Andererseits berechnet der Berechnungsteil 32 für die vorhergesagte Bezugspositionsperiode die nächste Bezugspositionsperiode Tex als vorhergesagte Bezugspositionsperiode auf der Grundlage der vorherigen bzw. momentanen Bezugspositionsperiode T180(n-1) bzw. T180(n), entsprechend

Tex = T180(n) + K (T180(n)-T180(n-1)) (1)

In dem voranstehenden Ausdruck (1) repräsentiert das Glied "T180(n)-T180(n-1)" eine Abweichung ΔT von der vorherigen Bezugspositionsperiode, und K (∼1) repräsentiert einen Vorhersagegewichtungskoeffizienten. Der Vorhersagegewichtungskoeffizient K wird auf einen optimalen Wert eingestellt, der dadurch ermittelt wird, daß die Beschleunigungseigenschaften und andere Faktoren berücksichtigt werden, die für den betreffenden Motor spezifisch sind.

Wie aus dem voranstehenden Ausdruck (1) deutlich wird, kann eine solche Anordnung getroffen werden, daß die Abweichung ΔT mit dem Vorhersagegewichtungskoeffizienten multipliziert wird, und das sich aus der Multiplikation ergebende Produkt der momentanen Periode T180(n) hinzuaddiert wird, um auf diese Weise die vorhergesagte Bezugspositionsperiode Tex zu ermitteln.

Als nächstes wird unter der Annahme, daß sich der Motor in einem Übergangszustand befindet, beispielsweise in einem Beschleunigungszustand, die momentane Bezugspositionsperiode T180(n) kürzer als die vorherige Periode T180(n-1), wobei die Differenz zwischen diesen Werten an die nächste vorhergesagte Bezugspositionsperiode Tex weitergegeben wird.

Zu diesem Zeitpunkt läßt sich eine Zündtaktsteuerzeit Ta darstellen als

Ta = (Ra/180) Tex (2)

wobei Ra einen Kurbelwinkel entsprechend der Steuerzeit repräsentiert, welche zwischen der Bezugsposition für die Steuerung und dem Zündzeitpunkt Ta liegt (siehe Fig. 2).

Auf diese Weise berechnet die Taktsteuerung 33 den Steuertakt auf der Grundlage des Bezugspositionssignals TR und des Betriebssignals D, so daß auf diese Weise ein endgültiges Steuersignal ausgegeben wird, welches auf der Grundlage der vorhergesagten Bezugspositionsperiode Tex korrigiert ist. Dieses Steuersignal repräsentiert die Steuerzeit Ta, welche durch die vorhergesagte Bezugspositionsperiode Tex korrigiert wurde. Auf diese Weise läßt sich eine optimale Zündtaktsteuerung realisieren.

Nur durch die Messung der Bezugspositionsperiode T180 ist es allerdings unmöglich, eine Variation der Bezugspositionsperiode T180 selbst zu ermitteln. Dies wiederum bedeutet, daß der Motor nicht mit hoher Exaktheit und hohem Wirkungsgrad allein dadurch gesteuert werden kann, daß man sich nur auf die Messung der Bezugspositionsperiode T180 verläßt, und der Grund hierfür läßt sich durch die Tatsache erläutern, daß dann, wenn eine schnelle oder abrupte Änderung in dem Verhältnis zwischen einer ersten Intervallperiode, die sich von der ersten Bezugsposition B 75° zur zweiten Bezugsposition B 5° erstreckt, und einer zweiten Intervallperiode, die sich von der zweiten Bezugsposition B 5° zur ersten Bezugsposition B 75° erstreckt, auftritt, eine derartige Änderung nicht bei der darauffolgenden Taktsteuerung berücksichtigt werden kann. Darüber hinaus ist es schwierig, eine Anpassung des Gewichtungskoeffizienten K an eine derartige schnelle Änderung durch eine Vorhersage zu erreichen, was dazu führen kann, daß das Taktsteuersignal fehlerbehaftet wird, infolge der Auswirkungen der vorhergesagten Bezugspositionsperiode Tex.

Wie aus den voranstehenden Ausführungen deutlich wird, tritt bei der vorbekannten Motorsteuervorrichtung in der Hinsicht ein Problem auf, daß die Vorrichtung nicht mit einer schnellen Änderung der Bezugspositionsperiode T180 fertig werden kann, da die Änderung der Periode des Bezugspositionssignals TR dadurch korrigiert wird, daß die Änderung der Bezugspositionsperiode T180 festgestellt wird, wodurch das Taktsteuersignal auf der Grundlage des Bezugspositionssignals erzeugt wird, welches infolge der voranstehend erwähnten Änderung und Variation mit einem Fehler behaftet ist. Daher ist es mit der bekannten Motorsteuervorrichtung unmöglich, eine Steuerung mit hoher Genauigkeit durchzuführen.

Angesichts des voranstehend beschriebenen Standes der Technik besteht eine der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe in der Bereitstellung einer Steuervorrichtung für einen Motor, welche die Taktsteuerung dadurch mit hoher Genauigkeit sicherstellen kann, daß der Fehler korrigiert wird, der bei der Ermittlung der Bezugsposition infolge abrupter oder schneller Änderungen auftritt, beispielsweise bei einer Beschleunigung oder einer Verzögerung, die in dem Übergangsbetrieb des Motors auftreten, wobei angestrebt ist, die Probleme zu lösen, an denen die vorbekannte Steuervorrichtung leidet.

Eine weitere, der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht in der Bereitstellung einer Motorsteuervorrichtung, welche wirksam verhindern kann, daß sich ein Fehler, der bei der Periodenmessung zur Vorhersage der darauffolgenden Bezugsposition auftritt, auf das Taktsteuersignal auswirkt.

Angesichts der voranstehend genannten und weiterer Ziele, die durch die weitere Beschreibung noch deutlicher werden, wird gemäß einer Zielrichtung der vorliegenden Erfindung eine Steuervorrichtung für einen Motor zur Verfügung gestellt, welche eine Bezugspositionssignal-Erzeugungseinrichtung aufweist, um ein Bezugspositionssignal zu erzeugen, welches erste und zweite Bezugspositionen jedes Zylinders synchron zur Drehung des Motors anzeigt, eine Periodenmeßeinrichtung zum Messen vorbestimmter Intervallperioden des Bezugspositionssignals, eine Berechnungseinrichtung für eine vorhergesagte Bezugspositionsperiode zur Berechnung einer darauffolgenden Periode zwischen Bezugspositionen, die durch das Bezugspositionssignal angezeigt werden, als eine vorhergesagte Bezugspositionsperiode, eine Taktsteuereinrichtung zum Korrigieren eines Steuersignals, zum Steuern des Motorbetriebs auf der Grundlage der vorhergesagten Bezugspositionsperiode, und eine Korrekturkoeffizienten-Berechnungseinrichtung zur Berechnung eines Periodenverhältnisses zwischen einer ersten Intervallperiode, die sich von einer ersten Bezugsposition zu einer zweiten Bezugsposition erstreckt, und einer zweiten Intervallperiode, die sich von der zweiten Bezugsposition zu der ersten Bezugsposition erstreckt, auf der Grundlage der vorbestimmten Intervallperiode, um auf diese Weise einen Korrekturkoeffizienten auf der Grundlage des Periodenverhältnisses zu berechnen, wobei die Berechnungseinrichtung für die vorhergesagte Bezugspositionsperiode die vorhergesagte Bezugspositionsperiode auf der Grundlage der vorbestimmten Periode und des Korrekturkoeffizienten berechnet.

Durch die voranstehend beschriebene Ausbildung der Steuervorrichtung wird der Korrekturkoeffizient auf der Grundlage des Verhältnisses zwischen den ersten und zweiten, momentan gemessenen Intervallperioden berechnet, worauf das Motorbetriebssteuersignal auf der Grundlage der vorhergesagten Bezugspositionsintervallperioden korrigiert wird, die unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten berechnet wurden. Daher kann selbst der Fehler korrigiert werden, der einer schnellen Änderung des Bezugspositionssignals zuzuschreiben ist, wodurch eine Taktsteuerung auf der Grundlage der exakten Kurbelwinkelbezugsposition ermöglicht wird.

Gemäß einer zweiten Zielrichtung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß bei der voranstehend beschriebenen Steuervorrichtung eine Abnormitätsentscheidungseinrichtung vorgesehen ist, um ein Abnormitätssignal zu erzeugen, wenn der voranstehend erwähnte Korrekturkoeffizient von einem vorbestimmten Bereich abweicht, wobei die Taktsteuereinrichtung verhindert, daß sich die vorhergesagte Bezugspositionsintervallperiode auf das Steuersignal auswirkt, in Reaktion auf das Abnormitätssignal bei dessen Auftreten.

Durch die Ausbildung der voranstehend beschriebenen Steuervorrichtung wird eine Änderung in dem momentan gemessenen Intervall als Fehler angesehen, wenn der Korrekturkoeffizient einen abnormen Wert annimmt, wodurch die berechnete, vorhergesagte Bezugspositionsperiode übergangen wird, und verhindert wird, daß sich diese auf das Steuersignal auswirkt. Auf diese Weise kann eine fehlerhafte Korrektur des Steuersignals infolge einer fehlerhaften Messung der Bezugspositionsperiode verhindert werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus denen weitere Ziele, Merkmale und offensichtliche Vorteile der Erfindung hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausbildung einer Motorsteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung des Betriebs der Motorsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung des Betriebs der Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform;

Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Erläuterung einer Steuersignalerzeugungs-Unterbrechungsroutine, welche durch die Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt wird;

Fig. 5 ein funktionelles Blockschaltbild einer Anordnung der Motorsteuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Betriebs der Motorsteuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform;

Fig. 7 ein Blockschaltbild mit einer schematischen Darstellung des Aufbaus einer vorbekannten Motorsteuervorrichtung;

Fig. 8 eine Perspektivansicht mit einer schematischen Darstellung eines beispielhaften Aufbaus einer Bezugspositions-Erzeugungseinrichtung 1; und

Fig. 9 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung des Betriebs einer vorbekannten Motorsteuervorrichtung.

Ausführungsform 1

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, welches eine Anordnung der Motorsteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Die Vorrichtung weist eine Bezugspositionssignal-Erzeugungseinrichtung 1 auf, mehrere Sensoren, die zusammen durch eine Bezugsziffer 2 bezeichnet sind, und eine Steuereinrichtung 3A, welche eine Taktsteuerung 33 umfaßt. Da die Bezugspositionssignal-Erzeugungseinrichtung 1, die Sensoren 2 und die Taktsteuerung 33 im wesentlichen den entsprechenden Teilen entsprechen, die voranstehend unter Bezugnahme auf Fig. 7 erläutert wurden, in bezug auf ihren Aufbau und ihren Betrieb, ist eine erneute Beschreibung dieser Teile nicht erforderlich. Darüber hinaus kann die körperliche Anordnung der Bezugspositionssignal-Erzeugungseinrichtung 1 ebenso sein wie in Fig. 8, und diese Einrichtung dient zur Erzeugung eines Bezugspositionssignals TR, welches dem in Fig. 9 gezeigten Signal gleicht.

Die Motorsteuervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform weist weiterhin einen ersten Intervallperiodenmeßteil 31A auf, einen zweiten Intervallperiodenmeßteil 31B, einen Berechnungsteil 32A für eine vorhergesagte Bezugspositionsperiode, und einen Korrekturkoeffizienten-Berechnungsteil 34, die sämtlich in einer Steuereinrichtung 3A auf der Grundlage eines Mikrocomputers vorgesehen sind.

Der erste Intervallperiodenmeßteil 31A dient zur Messung einer ersten Intervallperiode T70 des Bezugspositionssignals TR, welche sich von der ersten Bezugsposition B 75° zur zweiten Bezugsposition B 5° erstreckt (siehe Fig. 2), während der zweite Intervallperiodenmeßteil 31B zur Messung der zweiten Intervallperiode T110 dient, welche sich von einer zweiten Bezugsposition B 5° zur ersten Bezugsposition B 75° erstreckt. Der erste und zweite Intervallperiodenmeßteil 31A bzw. 31B bilden einen sogenannten Periodenmeßteil zur Messung der vorbestimmten Intervallperioden des Bezugspositionssignals TR.

Der Korrekturkoeffizienten-Berechnungsteil 34 dient zur Berechnung eines Korrekturkoeffizienten α auf der Grundlage der vorbestimmten Intervallperioden (also der ersten Intervallperiode T70 und der zweiten Intervallperiode T110). Genauer gesagt berechnet dieser Korrekturkoeffizienten-Berechnungsteil 34 ein Intervallverhältnis zwischen der ersten Intervallperiode T70 und der zweiten Intervallperiode T110, und ermittelt den Korrekturkoeffizienten α auf der Grundlage des Intervallverhältnisses.

Andererseits dient der Berechnungsteil 32A für die vorhergesagte Bezugsposition zur Berechnung einer vorhergesagten Bezugspositionsperiode Tex auf der Grundlage der ersten Intervallperiode T70, der zweiten Intervallperiode T110, und des Korrekturkoeffizienten α.

Schließlich dient die Taktsteuerung 33 zur Erzeugung eines Steuersignals zum Steuern des Motorbetriebs auf der Grundlage des Bezugspositionssignals TR und des Betriebszustandes D, während sie das Steuersignal dadurch korrigiert, daß sie die vorhergesagte Bezugspositionsperiode Tex verwendet, wenn sich der Motor in dem Übergangsbetriebszustand befindet.

Fig. 2 ist ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung des Betriebs der Motorsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung auf der Grundlage der Annahme, daß eine Zündsteuerung durch Unterbrechung eines Zündspulenstroms I nach Verstreichen einer Steuerzeit Ta durchgeführt wird, die in einem Zeitgeber eingestellt wird (was einem Kurbelwinkel Ra von der ersten Bezugsposition B 75° aus entspricht).

Die erste Intervallperiode T70 weist eine Dauer des Pegels "H" auf, welche einer Impulsbreite oder -dauer des Bezugspositionssignals T0 entspricht (entsprechend einem Kurbelwinkel von 70°), während die zweite Intervallperiode T110 eine Dauer des Pegels "L" aufweist, die 110° Kurbelwinkel entspricht.

Fig. 3 ist ein Flußdiagramm, welches eine Unterbrechungsroutine zur Messung der ersten Intervallperiode T70 erläutert, welche in Reaktion auf die Impulshinterflanke des Bezugspositionssignals TR aktiviert wird (also in der zweiten Bezugsposition B 5°), und Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, welches eine Steuersignalerzeugungs-Unterbrechungsroutine erläutert welche in Reaktion auf die Impulsvorderflanke des Bezugspositionssignals TR aktiviert wird (also in der ersten Bezugsposition B 75°.

Nunmehr geht die Beschreibung zum Betrieb der (in Fig. 1 gezeigten) Motorsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform über, durch Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 4.

Wenn der Motor läuft, so wird das Bezugspositionssignal TR, welches die in Fig. 2 gezeigten Impulse aufweist, dem ersten Intervallperiodenberechnungsteil 31A, dem zweiten Intervallperiodenberechnungsteil 31B, und ebenso der Taktsteuerung 33 eingegeben. Entsprechend werden die Betriebszustandssignale D, die von den Ausgängen der verschiedenen Sensoren 2 abgeleitet werden, der Taktsteuerung 33 eingegeben.

Auf der Grundlage des Bezugspositionssignals TR und des Betriebszustandssignals D erzeugt die Taktsteuerung 33 das Steuersignal, während sie dieses auf der Grundlage des vorhergesagten Bezugspositionsperiodensignals Tex korrigiert.

Andererseits mißt der erste Intervallperiodenberechnungsteil 31A die erste Intervallperiode T70 entsprechend der Impulsbreite oder -dauer in jeder zweiten Bezugsposition B 5° des Bezugspositionssignals TR (Schritt S0). Entsprechend mißt der zweite Intervallperiodenberechnungsteil 31B die zweite Intervallperiode T110 entsprechend der Dauer des Pegels "L" des Bezugspositionssignals TR in jeder ersten Bezugsposition B 75° (Schritt S1).

Daraufhin holt sich in einem Schritt (S3) der Korrekturkoeffizientenberechnungsteil 34 die zweite Intervallperiode T110 und die erste Intervallperiode T70 (Schritt S2), um den Korrekturkoeffizienten α auf der Grundlage des Verhältnisses der Dauer der zweiten Intervallperiode T110 und der ersten Intervallperiode T70 zu berechnen, entsprechend

α = (T110/T70) (7/11) (3)

In dem voranstehenden Ausdruck (3) repräsentiert das Glied (7/11) das Verhältnis zwischen den Kurbelwinkeln, welche der ersten Intervallperiode T70 und der zweiten Intervallperiode T110 entsprechen. Der Korrekturkoeffizient α nimmt einen Wert in einem Bereich von 0 bis 2 an. Im einzelnen wird beim stabilen Motorbetrieb der Koeffizient α so ausgewählt, daß er gleich "1" ist. In dem Beschleunigungszustand ist α kleiner als 1, wogegen in dem Verzögerungszustand α größer als 1 ist.

In einem Schritt S4 berechnet der Berechnungsteil für die vorhergesagte Bezugsposition die vorhergesagte Bezugspositionsperiode Tex unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten α entsprechend

Tex = (T110+T70) α (4)

Bei dem voranstehenden Ausdruck entspricht das Glied (T110 + T70) der Bezugspositionsperiode T180.

Schließlich berechnet in einem Schritt S5 die Taktsteuerung 33 die Steuerzeit Ta entsprechend dem Zündtakt, der durch die vorhergesagte Bezugspositionsperiode Tex korrigiert wurde, und zwar entsprechend

Ta = (Ra/180) Tex = (Ra/180) (T110+T70) (T110/T70) (7/11) (5)

Auf diese Weise kann eine schnelle Änderung des Bezugspositionssignals TR, welche in dem Übergangsbetriebszustand auftritt, sich sofort auf das Steuersignal auswirken, wodurch die Taktsteuerung mit hoher Verläßlichkeit und großer Genauigkeit ausgeführt werden kann.

Ein weiterer Vorteil dieser Steuervorrichtung liegt darin, daß es nicht nötig ist, einen vorhergesagten Koeffizienten einzustellen, um die Beschleunigungsleistung des Motors u. dgl. zu berücksichtigen.

Ausführungsform 2

Im Falle der voranstehend beschriebenen ersten Ausführungsform der Erfindung wird die Korrektur des Steuersignals auf der Grundlage der vorhergesagten Bezugspositionsperiode Tex ausgeführt, unabhängig von den Werten des Korrekturkoeffizienten α. Allerdings ist es wünschenswert, das Steuersignal mit der vorhergesagten Bezugspositionsperiode Tex nur dann zu korrigieren, wenn der Korrekturkoeffizient α einen Wert innerhalb eines vorbestimmten Bereichs annimmt, und zwar aus dem nachstehend angegebenen Grund. Tritt bei der Berechnung des Bezugspositionssignals T0 durch den ersten Intervallperiodenberechnungsteil 31A und den zweiten Intervallperiodenberechnungsteil 31B ein Fehler auf, infolge überlagerten Rauschens oder aus anderen Gründen, so nimmt der Korrekturkoeffizient α einen abnormen Wert an, und eine Auswirkung dieses fehlerhaften Korrekturkoeffizienten auf die Berechnung der vorhergesagten Bezugspositionsperiode Tex vergrößert den Fehler. Durch die zweite Ausführungsform der Erfindung läßt sich dieses Problem lösen.

Fig. 5 ist ein funktionelles Blockschaltbild, welches die Anordnung der Motorsteuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Wie aus dieser Figur hervorgeht, ist ein Abnormitätsentscheidungsteil 35 zwischen dem Korrekturkoeffizientenberechnungsteil 34 und eine Taktsteuerung 33 geschaltet. Wird eine Abnormität des Korrekturkoeffizienten α durch den Korrekturkoeffizientenberechnungsteil 34 festgestellt, so wird ein Abnormitätssignal E erzeugt, um das vorhergesagte Bezugspositionsperiodensignal Tex zu entwerten. Im einzelnen ist die Taktsteuerung 33 so ausgelegt, daß sie dadurch auf die Eingabe des Abnormitätssignals E reagiert, daß die vorhergesagte Bezugspositionsperiode Tex umgangen wird, so daß sie sich nicht auf das Steuersignal auswirkt.

Fig. 6 zeigt ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Betriebs der Motorsteuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform, wobei S1 bis S3 sowie S5 dieselben Schritte bezeichnen, die durch die gleichen Bezugszeichen in Fig. 4 bezeichnet sind. Die in Fig. 6 dargestellte Routine wird durch Unterbrechung bei jeder ersten Bezugsposition B 75° aktiviert, ebenso wie im Falle der in Fig. 4 gezeigten Routine.

Nunmehr wird unter Bezugnahme auf Fig. 6 der Betrieb der Motorsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.

Der Korrekturkoeffizientenberechnungsteil 34 berechnet den Korrekturkoeffizienten α auf der Grundlage des Verhältnisses zwischen der ersten Intervallperiode T70 und der zweiten Intervallperiode T110 entsprechend dem Ausdruck (3) in einem Schritt S3, während der Berechnungsteil 32A für die vorhergesagte Bezugsposition die vorhergesagte Bezugspositionsperiode Tex auf der Grundlage der Bezugspositionsperiode T180 und des Korrekturkoeffizienten α berechnet, entsprechend dem Ausdruck (4), in einem Schritt S4.

Andererseits vergleicht der Abnormitätsentscheidungsteil 35 den Korrekturkoeffizienten mit einem unteren Grenzwert α1 und einem oberen Grenzwert α2, um zu ermitteln, ob der Korrekturkoeffizient innerhalb eines vorbestimmten Bereiches zwischen α1 und α2 liegt (Schritt S6). Da sich der Korrekturkoeffizient α um den zentralen Wert von "1" herum ändert, kann der untere Grenzwert α1 auf 0,5 (oder 0) gesetzt werden, wobei der obere Grenzwert α2 auf 1,5 (oder 2) gesetzt wird. Solange der Korrekturkoeffizient α innerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt (also wenn α1 < α < α2 ist), wird kein Abnormitätssignal E erzeugt. Daher berechnet die Taktsteuerung 33 den Steuerzeitpunkt Ta auf der Grundlage der vorhergesagten Bezugspositionsperiode Tex entsprechend dem Ausdruck (5) in einem Schritt S5.

Wenn jedoch andererseits der Korrekturkoeffizient von dem vorbestimmten Bereich abweicht (also wenn α≦α1 ist, oder α2≦α ist), so wird das Abnormitätssignal E erzeugt. In Reaktion auf dieses Abnormitätssignal E umgeht oder vernachlässigt die Taktsteuerung 33 die vorhergesagte Bezugspositionsperiode Tex und berechnet die Steuerzeit Ta ohne eine Korrektur, und zwar auf der Grundlage nur der Bezugspositionsperiode T180, entsprechend dem nachstehend genannten Ausdruck (Schritt S7).

Ta = (Ra/180) T180 (6)

In dem voranstehend Ausdruck (6) kann die Bezugspositionsperiode T180 als Summe der ersten Intervallperiode T70 und der zweiten Intervallperiode T110 bestimmt werden.

Wie aus den vor anstehenden Ausführungen deutlich wird, kann dann, wenn ein abnormer Korrekturkoeffizient infolge eines Meßfehlers berechnet wird, wirksam verhindert werden, daß sich die vorhergesagte Bezugspositionsperiode Tex, die auf der Grundlage des einen Fehler aufweisenden Korrekturkoeffizienten berechnet wird, auf das Steuersignal auswirkt. Daher kann der Steuerfehler, falls überhaupt einer auftritt, ausgeschaltet oder auf ein Minimum unterdrückt werden.

Ausführungsform 3

Im Falle der zweiten Ausführungsform wird die Steuerzeit Ta auf der Grundlage der Bezugspositionsperiode berechnet, die nicht durch das Periodenverhältnis korrigiert wird, in der vorhergesagten Bezugspositionsperiode mit Umgehung von Schritt S7 bei der Entscheidung, daß eine Abnormität des Korrekturkoeffizienten α aufgetreten ist. Allerdings kann die Berechnung der Steuerzeit Ta weggelassen werden, wenn der Zündtakt fest ist. In diesem Fall kann die Zündsteuerung durch eine zwangsweise Zündsteuerung ersetzt werden, auf der Grundlage der zweiten Bezugsposition B 5°, etwa im Falle eines Anlaßvorgangs.

Ausführungsform 4

Bei der zweiten Ausführungsform werden in dem Abnormitätsentscheidungsschritt S6 der obere Grenzwert α1 und der untere Grenzwert α2 für den Korrekturkoeffizienten α benutzt. Allerdings kann die Abnormitätsentscheidung auch mit im wesentlichen derselben Wirkung dadurch durchgeführt werden, daß eine Abweichung von dem Korrekturkoeffizientenwert "1" mit einem vorbestimmten Wert β verglichen wird, entsprechend

|α1-1| < β (7)

In dem voranstehenden Ausdruck (7) repräsentiert β die Differenz zwischen "1" (eins) und dem oberen Grenzwert oder dem unteren Grenzwert des Korrekturkoeffizienten, und ist gegeben durch

β = 1-α1 = α2-1 .

Wenn der Zustand herrscht, der durch den Ausdruck (7) definiert ist, so erfolgt eine Entscheidung, daß der Korrekturkoeffizient normal ist, und anderenfalls erfolgt eine Entscheidung, daß er nicht normal ist.

Ausführungsform 6

Bei der zweiten und dritten Ausführungsform der Erfindung besteht der Meßteil für die vorbestimmte Intervallperiode aus dem ersten Intervallperiodenberechnungsteil 31A und dem zweiten Intervallperiodenberechnungsteil 31B, wobei das Periodenverhältnis dadurch ermittelt wird, daß direkt die erste Intervallperiode T70 und die zweite Intervallperiode T110 in dem Korrekturkoeffizientenberechnungsteil 34 verwendet werden. Allerdings kann das Periodenverhältnis auch unter Verwendung einer anderen vorbestimmten Intervallperiode berechnet werden. Beispielsweise kann durch Messung der ersten Intervallperiode T70 und der Bezugspositionsperiode T180 die zweite Intervallperiode T110 dadurch ermittelt werden, daß die erste Intervallperiode T70 von der Bezugspositionsperiode T180 subtrahiert wird. Da die Bezugsposition zur Messung der Perioden T70 und T180 nur auf die erste Bezugsposition B 75° begrenzt ist, kann in diesem Fall der Fehler, der möglicherweise bei der Messung auftritt, kleingehalten werden, verglichen mit dem Fall, wenn die Bezugsposition zur Messung der zweiten Intervallperiode T110 auf die zweite Bezugsposition B 5° eingestellt wird, wodurch die Genauigkeit der Berechnung des Periodenverhältnisses erhöht werden kann.

Aus der ins einzelne gehenden Beschreibung werden zahlreiche Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung deutlich, und daher sollen die beigefügten Patentansprüche alle derartigen Vorteile und Merkmale des Systems umfassen, welche innerhalb des wahren Wesens und Umfangs der Erfindung liegen. Da zahlreiche Abänderungen und Kombinationen Fachleuten auf diesem Gebiet auffallen werden, soll darüber hinaus die Erfindung nicht auf die exakte Konstruktion und den genauen Betrieb beschränkt sein, die erläutert und beschrieben wurden. Daher können alle geeigneten Abänderungen und Äquivalente eingesetzt werden, die innerhalb des Wesens und Umfangs der vorliegenden Erfindung liegen.

Claims (2)

1. Steuervorrichtung für einen Motor, gekennzeichnet durch:
eine Bezugspositionssignal-Erzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Bezugspositionssignals, welches eine erste Bezugsposition und eine zweite Bezugsposition repräsentiert, für jeden Zylinder des Motors synchron zum Betrieb des Motors;
eine Periodenmeßeinrichtung zum Messen vorbestimmter Intervallperioden des Bezugspositionssignals;
eine Berechnungseinrichtung für eine vorhergesagte Bezugspositionsperiode, zur Berechnung einer darauffolgenden Periode des Bezugspositionssignals als eine vorhergesagte Bezugspositionsperiode;
eine Taktsteuereinrichtung zum Korrigieren eines Steuersignals zum Steuern des Betriebs des Motors auf der Grundlage der vorhergesagten Bezugspositionsperiode; und
eine Korrekturkoeffizientenberechnungseinrichtung zur Berechnung eines Verhältnisses zwischen einer ersten Periode, die sich von der ersten Bezugsposition zu der zweiten Bezugsposition erstreckt, und einer zweiten Periode, die sich von der zweiten Bezugsposition zu der ersten Bezugsposition erstreckt, auf der Grundlage der vorbestimmten Intervallperiode, um hierdurch einen Korrekturkoeffizienten auf der Grundlage des Verhältnisses zu berechnen;
wobei die Berechnungseinrichtung für die vorhergesagte Bezugspositionsperiode die vorhergesagte Bezugspositionsperiode auf der Grundlage der vorbestimmten Periode und des Korrekturkoeffizienten berechnet.

2. Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine Abnormitätsentscheidungseinrichtung vorgesehen ist, um ein Abnormitätssignal zu erzeugen, wenn der Korrekturkoeffizient einen vorbestimmten Bereich überschreitet, wobei die Taktsteuereinrichtung auf das Abnormitätssignal reagiert, um auf diese Weise zu verhindern, daß sich die vorhergesagte Bezugsposition auf das Steuersignal auswirkt.