DE4441814A1

DE4441814A1 - IC engine control system

Info

Publication number: DE4441814A1
Application number: DE4441814A
Authority: DE
Inventors: Heinz E Dipl Ing Schmitz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-05-13
Filing date: 1994-11-24
Publication date: 1995-11-16
Also published as: DE9407976U1; TW299311B

Abstract

A control system for an IC engine has the position of an arbitrary cam lobe determined directly by a sensor with an integrator, giving a square wave signal to the control unit. This is converted to a digital signal. From the cam signal and the signal of a crankshaft sensor, the absolute piston position in the cylinder is found. Then depending on load and speed, the parameters are calculated for ignition timing, fuel injection timing, detonation control and exhaust feedback control. If the cam sensor fails, calculations are made with the last data prior to failure, since there is rigid coupling between crankshaft and camshaft.

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Steuersystem für eine Brennkraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruches. Aus der DE-OS 34 31 232 ist eine "Meßwertumformeinheit" bekannt, die zwei Scheiben aufweist, die mit je einem umlaufenden Teil der Brennkraftmaschine verbunden sind. Die erste Scheibe weist mehrere Segmente gleicher Anzahl wie die Motorzylinder auf, wobei die Vorderkanten der Segmente in gleichen Winkelabständen angeordnet sind, während die Lage der Hinterkanten derart gewählt ist, daß jede Fahne eine andere Länge aufweist. Die zweite Scheibe trägt eine größere Anzahl von Markierungen in gleichem Abstand (Inkremente). Mit dieser Meßwertumformeinheit ist eine Anzeige der Winkellage einer Motorkurbelwelle möglich. Außerdem läßt sich ermitteln, ob die Brennmaschine in der richtigen Richtung läuft.The invention relates to a control system for an internal combustion engine according to the Genus of the main claim. From DE-OS 34 31 232 is one "Measurement unit" known, which has two disks, each with one revolving part of the internal combustion engine are connected. The first disc faces several segments of the same number as the engine cylinders, with the leading edges of the segments are arranged at equal angular intervals, while the location of the Trailing edges are chosen such that each flag has a different length. The second Disc carries a larger number of markings at the same distance (Increments). With this measured value conversion unit, an indication of the angular position is a Engine crankshaft possible. It can also be determined whether the internal combustion engine in the in the right direction.

Aus der US-PS 38 30 207 ist ein "System for controlling the ignition and injection of internal combustion engines" bekannt, das ebenfalls einen Kurbelwellen- und einen Nockenwellensensor besitzt. Auch dort weist die Nockenwellengeberscheibe eine Anzahl von Segmenten entsprechend der Anzahl der Zylinder auf.From US-PS 38 30 207 is a "System for controlling the ignition and injection of internal combustion engines ", which also has a crankshaft and has a camshaft sensor. The camshaft sensor disk also points there a number of segments corresponding to the number of cylinders.

Aus der DE-OS 39 42 800 (R.23 139) ist ein "Geber zur Zylindererkennung", ausgehend von einer speziell geformten Nockenwellengeberscheibe in Verbindung mit einem Kurbelwelleninkrementsystem bekannt.From DE-OS 39 42 800 (R.23 139) is a "transmitter for cylinder detection", based on a specially shaped camshaft sensor in conjunction with a crankshaft increment system known.

Die DE-OS 40 05 123 (R.23279) zeigt eine "Zündanlage für Brennkraftmaschinen", ebenfalls mit einer speziellen Nockenwellengeberscheibe, das ein spezielles Element zur "Zylinder-1-Erkennung" aufweist.DE-OS 40 05 123 (R.23279) shows an "ignition system for Internal combustion engines ", also with a special camshaft sensor disc, the has a special element for "cylinder 1 detection".

Schließlich zeigt die DE 41 41 714 A1 ein "Steuersystem für eine Brennkraftmaschine", ausgehend von einer speziellen Nockenwellengeberscheibe, bei der die Segmentzahl der Anzahl der Zylinder entspricht, und einem Kurbelwelleninkrementsystem.Finally, DE 41 41 714 A1 shows a "control system for a Internal combustion engine ", starting from a special camshaft sensor disc which corresponds to the number of segments, the number of cylinders, and one Crankshaft increment system.

Es hat sich bei diesen Systemen gezeigt, daß bei der Entwicklung, der Konstruktion und der Produktion von Brennkraftmaschinen ein großer Aufwand dadurch erforderlich ist, daß sowohl eine spezielle Nockenwellengeberscheibe mit dem dazugehörenden Sensor als auch ein Kurbelwelleninkrementsystem erforderlich sind.It has been shown in these systems that in the development of Construction and production of internal combustion engines is a major effort it is necessary that both a special camshaft sensor disc with the associated sensor and a crankshaft increment system are required.

Es hat sich auch gezeigt, daß es bei der Nockenwellengeberscheibe mit dem dazu gehörenden Sensor zu Qualitätsproblemen und Fehlfunktionen während des Betriebs kommt.It has also been shown that with the camshaft encoder disk associated sensor to quality problems and malfunctions during operation is coming.

Aufgabe der Erfindung ist somit die Schaffung eines "Steuersystems für eine Brennkraftmaschine", bei der die individuelle Zylindererkennung durch Verwendung moderner Sensortechnologie und effektiver Ausnutzung der verwendeten Komponenten mit verringertem Aufwand erreicht wird. Darüber hinaus wird durch diese Optimierung, speziell dem Wegfall der Nockenwellengeberscheibe, die Ausfallhäufigkeit im Betrieb reduziert. The object of the invention is therefore to create a "control system for Internal combustion engine ", in which the individual cylinder recognition through use modern sensor technology and effective use of the components used is achieved with reduced effort. In addition, through this optimization, especially the loss of the camshaft sensor disc, the failure frequency in operation reduced.

drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigenEmbodiments of the invention are shown in the drawings and are in following explained and described in more detail. Show

Fig. 1 eine Übersichtsdarstellung der wesentlichen Elemente der Brennkraftmaschine samt ihrer Steuerung im Sinne der vorliegenden Erfindung, Fig. 1 a block diagram of the essential elements of the internal combustion engine together with its control according to the present invention,

Fig. 2 eine Übersichtsdarstellung der wesentlichen Elemente der Brennkraftmaschine samt ihrer Steuerung wie sie dem heutigen Stand der Technik entspricht, Fig. 2 is an overview representation of the essential elements of the internal combustion engine together with its control as it corresponds to the present state of the art,

Fig. 3 das Prinzip des Nockensignalerkennungssystems am Beispiel der Tassenstößel-Ventilsteuerung und eines Sensors mit integrierter Auswerteinrichtung, Fig. 3 shows the principle of the cam signal detection system on the example of the tappet valve control and a sensor with integrated evaluation device,

Fig. 4 verschiedene Diagramme von Signalen des Kurbelwellen-Inkrementsystems und des Nockensignalerkennungssystems sowie die absolute Motorposition an beliebig gewählten Ausführungsbeispielen für Brennkraftmaschinen mit unterschiedlicher Zylinderzahl und Fig. 4 shows various diagrams of signals of the crankshaft increment system and the cam signal detection system and the absolute engine position in arbitrarily selected exemplary embodiments for internal combustion engines with different numbers of cylinders and

Fig. 5 ein Flußdiagramm zur Realisierung des Steuersystems gemäß der Erfindung. Fig. 5 is a flowchart for realizing the control system according to the invention.

Advantages of the invention

Mit dem erfindungsgemäßen Steuersystem nach dem Hauptanspruch ist es möglich, speziell auch mit Hinsicht auf sich weiter verschärfende Abgasvorschriften, den zuverlässigen Betrieb einer Brennkraftmaschine sicherzustellen und dabei den erforderlichen Aufwand an Signalaufnehmersystemen zu verringern. Dabei erlaubt das Steuersystem auch weiterhin einen Notlauf.With the control system according to the main claim, it is possible especially with regard to exhaust regulations that are becoming increasingly stringent to ensure reliable operation of an internal combustion engine and thereby to reduce the effort required for signal pickup systems. This allows Control system continues to run an emergency.

Durch eine einfache Form der Nockenerkennung in Verbindung mit einem Kurbelwelleninkrementsystem kann dabei weitestgehend auf bereits vorhandene Elemente der Signalverarbeitung zurückgegriffen werden.Through a simple form of cam detection in conjunction with a Crankshaft increment system can largely on existing ones Elements of signal processing can be used.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung.Further advantages of the invention result in connection with the subclaims from the description below.

Description of an embodiment

Fig. 2 zeigt in einer Übersichtsdarstellung die wesentlichen Elemente einer Brennkraftmaschinensteuerung nach dem heutigen Stand der Technik. Dabei ist mit 10 die Brennkraftmaschine selbst bezeichnet, mit 11 deren Kurbelwelle (KW) und mit 14 deren Nockenwelle. Mit beiden Wellen 11 und 14 sind Geberscheiben 12 und 21 verbunden, wobei die Geberscheibe 21 der Nockenwelle Fahnen oder Segmente entsprechend der Anzahl der Zylinder aufweist, und die Geberscheibe 12 ein sogenanntes Inkrementrad mit einer Vielzahl von Zähnen ist. Den Geberscheiben 12 und 21 sind Sensoren 13 und 22 zugeordnet, die bei einer Drehung der entsprechenden Wellen 11 und 14 entsprechende Signale an das Brennkraftmaschinensteuergerät 19 weitergeben. Über in 18 zusammengefaßte Eingänge erhält das Steuergerät weitere Eingangsgrößen. Mit 25 ist ein Schalter bezeichnet, der durch Weitergabe der Spannungsversorgung an das Brennkraftmaschinensteuergerät dieses aktiviert. Ausgangsseitig stellt das Steuergerät Signale zur Steuerung einer Anzahl von Funktionen, beispielsweise Zündung, Einspritzung, Klopfregelung oder Abgasrück führung, über nicht näher bezeichnete Komponenten zur Verfügung. Fig. 2 shows an overview diagram the essential elements of an internal combustion engine controller according to the present state of the art. 10 denotes the internal combustion engine itself, 11 its crankshaft (KW) and 14 its camshaft. Encoder disks 12 and 21 are connected to both shafts 11 and 14 , the encoder disk 21 of the camshaft having flags or segments corresponding to the number of cylinders, and the encoder disk 12 being a so-called increment wheel with a large number of teeth. Sensors 13 and 22 are assigned to sensor disks 12 and 21 , which transmit corresponding signals to internal combustion engine control unit 19 when the corresponding shafts 11 and 14 rotate. The control unit receives further input variables via inputs summarized in 18 . 25 is a switch which activates the internal combustion engine control unit by passing on the voltage supply. On the output side, the control unit provides signals for controlling a number of functions, for example ignition, injection, knock control or exhaust gas recirculation, via components which are not specified.

Fig. 1 zeigt in einer Übersichtsdarstellung die wesentlichen Elemente der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einer Brennkraftmaschinensteuerung. Im Gegensatz zu Fig. 2 wird das System der Nockenwellengeberscheibe (21 Fig. 2) mit dem dazugehörenden Sensor (22 Fig. 2) durch ein Signalaufnehmersystem ersetzt, bei dem der Sensor 15 die unmittelbare Position einer einzelnen Nocke 16 der Nockenwelle 14 als Signal an das Steuergerät 19 weitergibt. Das Ausführungsbeispiel in Fig. 1 beschreibt das Steuersystem in Sinne der vorliegenden Erfindung am Beispiel eines unter dem Namen "Tassenstößelsteuerung" bekannten Systems zur Ventilsteuerung. Der Sensor 15 arbeitet vorzugsweise nach dem Prinzip der magnetischen Induktion und wird an einer beliebigen, geeigneten Stelle, beispielsweise 17, angebracht. Passiert die Nocke 16 den Sensor wird ein Signal erzeugt, das zum Motorsteuergerät weitergegeben wird. Fig. 1 shows an overview diagram the essential elements of the present invention in conjunction with an internal combustion engine controller. In contrast to Fig. 2, the system of the camshaft sensor disk ( 21 Fig. 2) with the associated sensor ( 22 Fig. 2) is replaced by a signal pickup system, in which the sensor 15 indicates the immediate position of a single cam 16 of the camshaft 14 as a signal passes on the control unit 19 . The exemplary embodiment in FIG. 1 describes the control system in the sense of the present invention using the example of a system for valve control known under the name "bucket tappet control". The sensor 15 preferably works on the principle of magnetic induction and is attached at any suitable location, for example 17 . If the cam 16 passes the sensor, a signal is generated which is passed on to the engine control unit.

Fig. 3 zeigt das Prinzip des Nockensignalerkennungssystems gemäß der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Sensor 15 gezeigt, der über eine integrierte Signalauswerteinrichtung ein Nockensignal in Form eines digitalen Rechtecksignals an das Brennkraftmaschinensteuergerät gibt. Bei Sensoren anderen Typs ist die Signalauswerteinrichtung ganz oder teilweise als Teil der Brennkraftmaschinensteuerung ausgeführt. Fig. 3d zeigt das Ausgangssignal des Sensors 15 in Abhängigkeit der Position der Nocke 16. Es ergibt sich ein Ausgangssignal "HIGH" (2) wenn die Nocke 16 den Sensor passiert, wie in Fig. 3b gezeigt. Befindet sich die Nocke 16 an einer Position entfernt des Sensors 15, wie am Beispiel in Fig. 3a gezeigt, ergibt sich ein Ausgangssignal "LOW" (1) des Sensors 15. Abhängig von der Ausführung des Sensors (Negativlogik) ist es auch möglich, daß sich ein Ausgangssignal "LOW" ergibt, wenn die Nocke 16, wie in Fig. 3h gezeigt, den Sensor passiert. Beziehungsweise daß sich ein Ausgangssignal "HIGH" ergibt, wenn sich die Nocke 16, wie am Beispiel in Fig. 3a gezeigt, an einer Position entfernt des Sensors 15 befindet. Bei der Position 17 des Sensors kann es sich um eine beliebige, geeignete Stelle handeln. Fig. 3 zeigt das Nockensensorsystem am Beispiel der Tassenstößel-Ventilsteuerung Fig. 3c. Das Konzept ist jedoch auch auf alle anderen Formen der Ventilsteuerung, die mittels einer Nockenwelle erfolgt, anwendbar und nicht abhängig von der Anzahl der Ventile pro Zylinder. Fig. 3 shows the principle of the cam signal detection system according to the invention. In this exemplary embodiment, a sensor 15 is shown which, via an integrated signal evaluation device, outputs a cam signal in the form of a digital square wave signal to the engine control unit. In the case of sensors of another type, the signal evaluation device is designed in whole or in part as part of the engine control. Fig. 3d shows the output signal of the sensor 15 in dependence of the position of the cam sixteenth An output signal "HIGH" ( 2 ) results when the cam 16 passes the sensor, as shown in FIG. 3b. If the cam 16 is located at a position away from the sensor 15 , as shown in the example in FIG. 3a, an output signal "LOW" ( 1 ) from the sensor 15 results. Depending on the design of the sensor (negative logic), it is also possible that an output signal "LOW" results when the cam 16 , as shown in FIG. 3h, passes the sensor. Or that an output signal "HIGH" results when the cam 16 is located at a position away from the sensor 15 , as shown in the example in FIG. 3a. Position 17 of the sensor can be any suitable location. Fig. 3 shows the cam sensor system using the example of the bucket tappet valve control Fig. 3c. However, the concept is also applicable to all other forms of valve control, which is carried out by means of a camshaft, and is not dependent on the number of valves per cylinder.

Fig. 4 zeigt Impulsbilder vom Kurbelwellensensor 13 und Nockensensor 15, aufgetragen über der Zeit bzw. dem Winkel der einzelnen Wellen, sowie die Angabe des jeweils aktiven Zylinders am Beispiel von jeweils vorgegebenen Zündreihenfolgen und einer vorgegebenen Bezugsmarkenposition für eine 4-, 6- und 8-Zylinder Brennkraftmaschine. Die ordnungsgemäße Funktion der Erfindung ist dabei unabhängig von der Zündreihenfolge, der Bezugsmarkenposition als solcher und der Bauform bzw. Zylinderanordnung der Brennkraftmaschine. Das Steuersystem im Sinne der Erfindung kann ebenfalls auf 3-, 5- und 12-Zylinder Brennkraftmaschinen angewendet werden. Fig. 4 shows pulse images by the crankshaft sensor 13 and the cam sensor 15, plotted over time or the angle of the individual waves, and an indication of each active cylinder on the example of each predetermined firing orders and a predetermined reference mark position for a 4, 6 and 8 -Cylinder internal combustion engine. The proper function of the invention is independent of the firing order, the reference mark position as such and the design or cylinder arrangement of the internal combustion engine. The control system in the sense of the invention can also be applied to 3-, 5- and 12-cylinder internal combustion engines.

In Fig. 4a sind die Kurbelwelleninkremente über dem Winkel aufgetragen. Erkennbar ist die Bezugsmarke in Form von zwei fehlenden Zahn-Inkrementen.In Fig. 4a the Kurbelwelleninkremente are plotted against the angle. The reference mark can be recognized in the form of two missing tooth increments.

Fig. 4b zeigt am Beispiel einer 4-Zylinder Brennkraftmaschine mit der Zündfolge 1-3-4-2 welcher Zylinder sich gerade in seinem Arbeitstakt befindet = aktiver Zylinder. Diese Zuordnung, welche Zylinder in welchen Kurbelwellenwinkelbereichen aktiv sind, ist abhängig vom Motoraufbau und kann beliebig, unter Beibehaltung der Zündreihenfolge, variiert werden. FIG. 4b shows the example of a 4-cylinder internal combustion engine having the firing order 1-3-4-2 which cylinder currently in its power stroke is = active cylinder. This assignment, which cylinders are active in which crankshaft angle ranges, depends on the engine structure and can be varied as desired, while maintaining the firing order.

Fig. 4c zeigt in einem Ausführungsbeispiel das Signal des Nockensensors 15, das eine Bezugsmarke "HIGH" vorweist, wenn die Nocke 16, wie in Fig. 3h gezeigt, den Sensor 15 passiert. Befindet sich die Nocke 16 entfernt vom Nockensensor 15, wie in Fig. 3a gezeigt, ergibt sich ein Signal "LOW". Die aufgeführten Zeitintervalle t_k, t_k1, t_N und t_f sind für die Auswertung der Signale und die Bestimmung der absoluten Zylinderpositionen erforderlich. Im einzelnen sind diese Zeitintervalle folgendermaßen definiert:
t_k1: Zeitdifferenz zwischen der Erkennung der Bezugsmarke des Kurbelwellen-Inkrementsystem und der steigenden Flanke des Nockensensorsignals
t_N: Zeitdifferenz zwischen der steigenden Flanke und der fallenden Flanke des Nockensensorsignals
t_f: Bestimmt ein frei wählbares Zeitintervall, um welches das Zeitintervall t_k verlängert werden kann. Die Funktion des Zeitintervalls f ist dabei, eine einstellbare Variable zur Verfügung zu stellen, die es erlaubt, sehr schnelle Drehzahländerungen zu berücksichtigen
t_k: t_k=t_k1+t_N+t_f FIG. 4c shows, in one exemplary embodiment, the signal from the cam sensor 15 , which has a reference mark "HIGH", when the cam 16 , as shown in FIG. 3h, passes the sensor 15 . If the cam 16 is located away from the cam sensor 15 , as shown in FIG. 3a, a signal "LOW" results. The specified time intervals t _k , t _k1 , t _N and t _f are required for the evaluation of the signals and the determination of the absolute cylinder positions. These time intervals are defined as follows:
t _k1 : Time difference between the detection of the reference mark of the crankshaft increment system and the rising edge of the cam sensor signal
t _N : Time difference between the rising edge and the falling edge of the cam sensor signal
t _f : Determines a freely selectable time interval by which the time interval t _k can be extended. The function of the time interval f is to provide an adjustable variable that allows very fast speed changes to be taken into account
t _k : t _k = t _k1 + t _N + t _f

Dabei ist das Zeitintervall t_k vorzugsweise auf eine Zeit, die maximal einer Kurbelwellenumdrehung von 180° entspricht, zu begrenzen, um zu erreichen, daß die absolute Zylinderbestimmung schnellstmöglich erfolgt.In this case, the time interval t _{k is} preferably limited to a time which corresponds at most to a crankshaft revolution of 180 ° in order to ensure that the absolute cylinder determination is carried out as quickly as possible.

Durch die starre Verbindung der beiden Wellen bleibt die Beziehung der Impulsbilder über den gesamten Betriebsbereich unverändert.The relationship between the pulse images remains due to the rigid connection of the two waves unchanged over the entire operating range.

Fig. 4d bis Fig. 4j zeigen die entsprechenden Verhältnisse für eine 6-Zylinder bzw. 8-Zylinder Brennkraftmaschine. Fig. 4d to Fig. 4j show the corresponding ratios for a 6-cylinder and 8-cylinder internal combustion engine.

Fig. 5 zeigt in einem Flußdiagramm anhand eines konkreten Beispiels die Realisierung eines Teils des erfindungsgemäßen Steuersystems, speziell die absolute Zylinderbestimmung bei fehlerfreiem Arbeiten des Kurbelwelleninkrementsystems und des Nockensignalerkennungssystems gemäß der Erfindung. Wichtig für diese Bestimmung ist dabei die spezielle Auswertung der Sensorsignale im Sinne der Erfindung. Diese Auswertung entsprechend dem Flußdiagramm ist vorzugsweise in Form einer Subroutine als Teil der gesamten Brennkraftmaschinensteuerung realisiert. Die Subroutine kann entweder durch ein Sensorsignal, das einen Interrupt im µC erzeugt, gestartet werden oder sie wird über eine µC-interne Zeittaktsteuerung in regelmäßigen Zeitabständen ausgeführt. Falls das System es erfordert, kann die Aktivierung der Subroutine auch durch eine Kombination aus Interrupt- und µC-Zeittaktsteuerung erfolgen. Fig. 5 shows the realization of the invention in a flow chart of a concrete example of a part of the control system of the invention, especially the absolute cylinder discrimination in error-free operation of the Kurbelwelleninkrementsystems and the cam signal recognition system according to. What is important for this determination is the special evaluation of the sensor signals in the sense of the invention. This evaluation according to the flow chart is preferably implemented in the form of a subroutine as part of the overall engine control system. The subroutine can either be started by a sensor signal that generates an interrupt in the µC, or it is executed at regular intervals using an internal µC timing control. If the system requires it, the subroutine can also be activated by a combination of interrupt and µC timing control.

Mit 51 ist der Start des Flußdiagramms bezeichnet. In Abfrage 52 wird ermittelt, ob das Kurbelwelleninkrementsystem fehlerfrei arbeitet. Hierzu wird von einem ständig wirkenden Programmteil das Vorhandensein des Kurbelwellensignals und dessen Plausibilität überprüft. Ist das Signal fehlerhaft, wird ein Fehlerbit gesetzt und ein entsprechendes Notlaufprogramm 70 aktiviert.The start of the flow chart is designated by 51 . In query 52 , it is determined whether the crankshaft increment system is working correctly. For this purpose, the presence of the crankshaft signal and its plausibility are checked by a constantly acting program part. If the signal is faulty, an error bit is set and a corresponding emergency running program 70 is activated.

Ist das Signal korrekt, wird in einer Abfrage 53 geprüft, ob seit der Aktivierung der Brennkraftmaschinensteuerung die Kurbelwellenbezugsmarke bereits mindestens ein Mal erkannt wurde. Ist dies nicht der Fall wird in Abfrage 54 geprüft, ob die Kurbelwellenbezugsmarke seit der vorangegangenen Ausführung der Subroutine erkannt worden ist. Ist dies nicht der Fall wird die Ausführung der Subroutine beendet. Die Auswertung der Sensorsignale im Sinne der Erfindung beginnt dann erneut mit Start 51 bei der nächsten Aktivierung dieser Subroutine.If the signal is correct, a query 53 checks whether the crankshaft reference mark has already been recognized at least once since activation of the engine control. If this is not the case, it is checked in query 54 whether the crankshaft reference mark has been recognized since the previous execution of the subroutine. If this is not the case, the execution of the subroutine is ended. The evaluation of the sensor signals in the sense of the invention then starts again at start 51 the next time this subroutine is activated.

Ergibt die Abfrage 54, daß seit der vorausgegangenen Ausführung der Subroutine die Kurbelwellenbezugsmarke zum erstem Mal erkannt wurde, wird in einem Block 55 ein Statusbit gesetzt, das angibt, daß die Kurbelwellenbezugsmarke seit der letzten Aktivierung der Brennkraftmaschinensteuerung mindestens ein Mal erkannt worden ist. Die Programmausführung wird dann mit einer Abfrage 56 fortgesetzt.If query 54 shows that the crankshaft reference mark has been recognized for the first time since the previous execution of the subroutine, a status bit is set in a block 55 which indicates that the crankshaft reference mark has been recognized at least once since the last time the engine control system was activated. The program execution is then continued with a query 56 .

Ergibt Abfrage 53, daß die Kurbelwellenbezugsmarke seit der Aktivierung der Brennkraftmaschinensteuerung bereits mindestens ein Mal erkannt wurde wird die Programmausführung unmittelbar mit einer Abfrage 56 fortgesetzt.If query 53 shows that the crankshaft reference mark has already been recognized at least once since the activation of the internal combustion engine control system, the program execution is immediately continued with a query 56 .

In Abfrage 56 wird von einem ständig wirkenden Programmteil das Vorhandensein und die Plausibilität des Nockensignals gemäß der Erfindung überprüft. Ist das Signal korrekt, wird in einer Abfrage 58 überprüft, ob seit der letzten Ausführung der Subroutine die Bezugsmarke des Kurbelwelleninkrementsystem erkannt worden ist. Ist dies der Fall wird ein µC-interner Zeitzahler T_k auf einen Wert gesetzt, der basierend auf der aktuellen Motordrehzahl, dem Zeitintervall t_k entspricht. Gleichzeitig wird das Statusbit B6 zurückgesetzt, was für die Bestimmung der absoluten Zylinderpositionen in Block 65 erforderlich ist. Eine mögliche Zeitdifferenz zwischen den Zeitpunkten der tatsächlichen Erkennung der Kurbelwellenbezugsmarke und der Berechnung des Zeitzählers T_k wird dabei mit Hilfe der µC-internen Zeitzähler = CPU-clock berücksichtigt. Das Programm wird anschließend mit der Ausführung von Abfrage 61 fortgesetzt.In query 56 , the presence and the plausibility of the cam signal according to the invention is checked by a constantly acting program part. If the signal is correct, a query 58 checks whether the reference mark of the crankshaft increment system has been recognized since the subroutine was last executed. If this is the case, a μC internal time counter T _{k is set} to a value which, based on the current engine speed, corresponds to the time interval t _k . At the same time, status bit B6 is reset, which is necessary for determining the absolute cylinder positions in block 65 . A possible time difference between the times of the actual detection of the crankshaft reference mark and the calculation of the time counter T _k is taken into account with the aid of the µC internal time counter = CPU clock. The program then continues to execute query 61 .

Ergibt die Abfrage 58, daß seit der letzten Ausführung der Subroutine die Bezugsmarke des Kurbelwelleninkrementsystems nicht erkannt worden ist, wird in Abfrage 60 geprüft, ob der Zeitzahler T_k abgelaufen ist. Ist dies nicht der Fall, wird in einer Abfrage 61 geprüft, ob ein Nockensensorsignal HIGH seit der letzten vorangegangenen Erkennung der Kurbelwellenbezugsmarke erkannt wurde. Bei einem Nockensensorsignal HIGH ergibt sich, daß der Zylinder, der nach der nächsten Kurbelwellenbezugsmarke aktiv ist, Zylinder #1 ist, und ein Nockensensorsignal LOW zeigt vorläufig an, daß der nach der nächsten Kurbelwellenbezugsmarke aktive Zylinder Zylinder #4 sein wird. In den Blocken 62 und 63 werden entsprechende Statusbits gesetzt. Wie aus den Signalverläufen in Fig. 4 jedoch eindeutig hervorgeht, wird die Zylinderbestimmung für den Fall des Nockensensorsignals LOW erst dann eindeutig, wenn der Zeitzähler T_k, entsprechend dem Zeitintervall t_k, abgelaufen ist. Aus diesem Grund wird die Information bezüglich des erkannten Zylinders erst dann gültig, das heißt wird von der Brennkraftmaschinensteuerung erst dann benutzt, wenn der Zeitzähler T_k abgelaufen ist und in Block 64 ein entsprechendes Statusbit B6 "Zylindererkennung NEU gültig" gesetzt wird. In Block 65 werden aus der vorgegebenen Zündfolge der Brennkraftmaschine und der Nockensignalauswertung im Sinne der Erfindung die absoluten Zylinderpositionen neu ermittelt, wenn das Statusbit B6 gesetzt ist. Damit stehen der Brennkraftmaschinensteuerung jetzt zu jedem Zeitpunkt alle Informationen bezüglich der absoluten Zylinderpositionen jedes einzelnen Zylinders zur Verfügung.If query 58 shows that the reference mark of the crankshaft increment system has not been recognized since the last execution of the subroutine, query 60 checks whether the time counter T _{k has} expired. If this is not the case, a query 61 checks whether a cam sensor signal HIGH has been recognized since the last previous recognition of the crankshaft reference mark. With a HIGH cam sensor signal, it results that the cylinder which is active after the next crankshaft reference mark is cylinder # 1, and a cam sensor signal LOW provisionally indicates that the cylinder active after the next crankshaft reference mark will be cylinder # 4. Corresponding status bits are set in blocks 62 and 63 . However, as can be clearly seen from the signal curves in FIG. 4, the cylinder determination for the case of the cam sensor signal LOW only becomes clear when the time counter T _k , corresponding to the time interval t _k , has expired. For this reason, the information relating to the cylinder identified is only valid, that is to say is only used by the internal combustion engine control system when the time counter T _{k has} expired and a corresponding status bit B6 "cylinder recognition NEW valid" is set in block 64 . In block 65 , the absolute cylinder positions are determined anew from the predefined ignition sequence of the internal combustion engine and the cam signal evaluation in the sense of the invention if the status bit B6 is set. This means that the internal combustion engine control system now has all the information regarding the absolute cylinder positions of each individual cylinder available at all times.

Ergibt die Abfrage 56, bei der von einem ständig wirkenden Programmteil das Vorhandensein und die Plausibilität des Nockensignals gemäß der Erfindung überprüft wird, daß das Nockensignal fehlerhaft ist, wird in einer Abfrage 57 geprüft, ob seit der Aktivierung der Brennkraftmaschinensteuerung bereits mindestens ein Mal eine Bestimmung des nächsten aktiven Zylinders im Sinne der Erfindung erfolgt ist. Ist dies der Fall, wird von der Brennkraftmaschinensteuerung diese letzte gültige Bestimmung für die Steuerung der Brennkraftmaschine benutzt. Dies ist möglich, da sich die Zündreihenfolge der Brennkraftmaschine nicht verändert. In Block 65 können daher auch in diesem Fall, ausgehend von dieser gültigen Bestimmung eines aktiven Zylinders, eindeutig die absoluten Zylinderpositionen eines jedes einzelnen Zylinders bestimmt werden.If query 56 , in which the presence and plausibility of the cam signal according to the invention is checked by a constantly acting program part, indicates that the cam signal is faulty, a query 57 checks whether a determination has been made at least once since the activation of the engine control of the next active cylinder in the sense of the invention. If this is the case, the engine control system uses this last valid determination for the control of the engine. This is possible because the firing order of the internal combustion engine does not change. In this case, the absolute cylinder positions of each individual cylinder can be clearly determined in block 65 , starting from this valid determination of an active cylinder.

Ergibt die Abfrage 57, daß seit der Aktivierung der Brennkraftmaschinen steuerung nicht mindestens ein Mal eine Bestimmung des nächsten aktiven Zylinders im Sinne der Erfindung erfolgt ist, wird ein Notlaufprogramm 80 aktiviert.If query 57 reveals that since the activation of the internal combustion engine control system, the next active cylinder has not been determined at least once in the sense of the invention, an emergency operation program 80 is activated.

Die Funktion des Notlaufprogramms 70 basiert auf der eindeutigen Zuordnung des Nockensensorsignals zu einer bestimmten Motorposition aufgrund der starren Kopplung zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle. Bei einer bestimmten, durch den Aufbau der Brennkraftmaschine definierten Nockenposition erzeugt das Nockensignalsystem eine steigende Flanke und bei einer anderen ebenfalls bestimmten Nockenposition wird eine fallende Flanke erzeugt. Durch die starre Verbindung zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle sind diese Flanken fest definierten Kurbelwellenpositionen zugeordnet. Weiterhin berechnet ein spezieller Programmteil die momentane Motordrehzahl aus dem Zeitintervall zwischen dem Auftreten einer steigenden Flanke und der darauf folgenden steigenden Flanke. Alternativ kann auch das Zeitintervall zwischen zwei fallenden Flanken, zwischen einer steigenden und einer fallenden Flanke oder einer fallenden und einer steigenden Flanke für die Drehzahlberechnung verwendet werden. Dem Motorsteuersystem stehen damit ausreichende Informationen für einen Notlautbetrieb zur Verfügung. Vorzugsweise mittels dem bekannten Konzept der Mehrpunkteinspritzung kann die Brennkraftmaschinensteuerung damit weiter betrieben werden, ohne daß es zu Beschädigungen an der Brennkraftmaschine selbst oder an anderen Systemkomponenten kommt.The function of the limp home program 70 is based on the unambiguous assignment of the cam sensor signal to a specific engine position due to the rigid coupling between the camshaft and the crankshaft. With a certain cam position defined by the structure of the internal combustion engine, the cam signal system generates a rising edge and with another cam position, which is also determined, a falling edge is generated. Due to the rigid connection between the camshaft and crankshaft, these flanks are assigned to firmly defined crankshaft positions. Furthermore, a special program part calculates the current engine speed from the time interval between the occurrence of a rising edge and the subsequent rising edge. Alternatively, the time interval between two falling edges, between a rising and a falling edge or a falling and a rising edge can also be used for the speed calculation. The engine control system thus has sufficient information available for emergency operation. The internal combustion engine control can thus continue to be operated, preferably by means of the known concept of multi-point injection, without causing damage to the internal combustion engine itself or to other system components.

Die Funktionen des Notlaufprogramms 80 basieren auf dem Vorhandensein eines korrekten Kurbelwellensignals und damit der Kenntnis der aktuellen Drehzahl und der aktuellen Kurbelwellenposition der Brennkraftmaschine. Bei Ausfall des Nockensensorsystems wird die momentane Motorposition und die momentane Motordrehzahl durch die Erkennung der Bezugsmarke des Kurbelwellen inkrementsystems und die Berechnung des Zeitintervalls, vorzugsweise zwischen zwei Flanken zweier Zahn-Inkremente bestimmt. Da die Kurbelwelle sich mit der zweifachen Geschwindigkeit der Nockenwelle dreht, ist es jedoch jetzt nicht mehr möglich, die absolute Position jedes einzelnen Zylinders zu bestimmen, sondern es können nur noch Zylinderpaare ermittelt werden. Im Beispiel der 4-Zylinder-Brennkraftmaschine aus Fig. 4a bis Fig. 4c bedeutet dies, daß durch die vorgegebene Zündfolge zwar bekannt ist, daß im Anschluß an die Kurbelwellenbezugsmarke Zylinder #1 oder Zylinder #4 aktiv sein kann, es ist aber nicht mehr möglich eindeutig zu bestimmen, ob einer konkreten Kurbelwellenbezugsmarke genau Zylinder #1 (bzw. Zylinder #4) folgt. Dem Motorsteuersystem stehen damit aber dennoch ausreichende Informationen für einen Notlaufbetrieb zur Verfügung. Vorzugsweise mittels den bekannten Konzepten der paarweisen Einspritzung oder der Mehrpunkteinspritzung und der entsprechenden Steuerung der Zündung kann die Brennkraftmaschinensteuerung damit weiter betrieben werden, ohne daß es zu Beschädigungen an der Brennkraftmaschine selbst oder an anderen Systemkomponenten kommt.The functions of the emergency running program 80 are based on the presence of a correct crankshaft signal and thus knowledge of the current speed and the current crankshaft position of the internal combustion engine. If the cam sensor system fails, the current engine position and the current engine speed are determined by recognizing the reference mark of the crankshaft increment system and calculating the time interval, preferably between two flanks of two tooth increments. However, since the crankshaft rotates at twice the speed of the camshaft, it is no longer possible to determine the absolute position of each individual cylinder; instead, only pairs of cylinders can be determined. In the example of the 4-cylinder internal combustion engine of FIG. 4a to Fig. 4c, this means that, by the predetermined firing sequence known, that subsequent to the crankshaft reference mark cylinder # 1 or # 4 cylinder can be active, but it is no longer possible to clearly determine whether a specific crankshaft reference mark exactly follows cylinder # 1 (or cylinder # 4). However, the engine control system still has sufficient information available for emergency operation. The internal combustion engine control system can thus continue to be operated preferably by means of the known concepts of pairwise injection or multi-point injection and the corresponding control of the ignition, without causing damage to the internal combustion engine itself or to other system components.

Claims

1. Control system for an internal combustion engine, characterized in that the position of any cam is immediately detected by means of a sensor with an integrated evaluation device and is passed on to the internal combustion engine control system in the form of a digital square-wave signal. The absolute cylinder positions are determined on the basis of this cam signal and the signal of the crankshaft increment system. Depending on operating variables such as load and speed, this absolute cylinder determination is the starting point for the calculation of control variables such as ignition timing, gasoline injection, knock control or exhaust gas recirculation.

2. Control system for an internal combustion engine, characterized in that that immediately the position of any cam with a sensor integrated evaluation device is recognized and in the form of a rectangular signal is passed on to the engine control system. The combustion power The machine control has an evaluation device that does this Square wave signal converted into a digital square wave signal. Starting from this cam signal and the signal from the crankshaft increment system the absolute cylinder positions are determined. In dependence of Operating variables such as load and speed is this absolute cylinder determination Starting point for the calculation of control variables such as ignition timing, Gasoline injection, knock control or exhaust gas recirculation.

3. Control system for an internal combustion engine, characterized in that that immediately the position of any cam by means of a sensor in Form of an analog signal recognized and sent to the engine control system is passed on. The internal combustion engine control system has one Evaluation device that converts the analog signal into a digital square wave signal converts. Based on this cam signal and the signal of the The crankshaft increment system is used to determine the absolute Cylinder positions. Depending on operating parameters such as load and speed this absolute cylinder determination is the starting point for the calculation of Control variables such as ignition timing, gasoline injection, knock control or Exhaust gas recirculation.

4. Control system according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that if the cam sensor fails one since the last Activation of the internal combustion engine control evaluated as valid Determination of the absolute cylinder positions for the further determination of the absolute cylinder positions is used. This is possible due to the rigid Coupling between camshaft and crankshaft.

5. Control system according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that if the cam sensor fails without the last Activation of the engine control system is rated as valid Determining the absolute cylinder positions is done, an emergency function is realized, in which the calculation of control variables based on information about Error free engine speed and engine position working crankshaft increment system based. The benzene injection is then preferably carried out according to the concepts of pairwise injection or the multi-point injection along with the corresponding one Ignition control.

6. Control system according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that a failure of the crankshaft increment system Emergency operation function is realized, in which the calculation of control variables the information about engine speed and engine power machine position by evaluating the rising and falling Flanks of the cam sensor system are available based. The Gasoline injection is then preferably carried out according to the concept of Multi-point injection in connection with the corresponding control of the Ignition.