DE69828127T2

DE69828127T2 - Vorrichtung zur Feststellung des Winkels der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE69828127T2
Application number: DE69828127T
Authority: DE
Inventors: Yuji Toyota-shi Matsuoka
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1998-09-29
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2018-09-30
Also published as: EP0905375A3; EP0905375A2; DE69828127D1; US6035826A; EP0905375B1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Erfassen des Drehwinkels der Kurbelwelle oder des Kurbelwinkels einer Brennkraftmaschine.
ZUGEHÖRIGER STAND DER TECHNIK
Der Kolben in einem bestimmten Zylinder einer Brennkraftmaschine ist mit einer Kurbelwelle durch eine Verbindungsstange verbunden. Eine Hin- und Herbewegung der Kolben dreht die Kurbelwelle. Die Position des jeweiligen Kolbens in dem dazugehörigen Zylinder wird auf der Grundlage des Drehwinkels der Kurbelwelle oder des Kurbelwinkels erfasst. Der Kurbelwinkel wird durch ein Kurbelwinkelerfassungsgerät erfasst. Auf den erfassten Kurbelwinkel wird bei mehreren Kraftmaschinensteuerprozeduren Bezug genommen, die synchron mit den Hüben (Einlass-, Verdichtungs-, Expansions- und Auslasshub) des Kraftmaschinenzyklus durchgeführt werden. Insbesondere werden Kraftmaschinensteuerprozeduren wie zum Beispiel eine Zündzeitgebungssteuerung und eine Einspritzzeitgebungssteuerung auf der Grundlage des Kurbelwinkels durchgeführt.
Die japanische ungeprüfte Patentoffenlegungsschrift JP-5-288112 offenbart ein Kurbelwinkelerfassungsgerät, das einen Drehzahlsensor, der sich in der Nähe der Kurbelwelle befindet, und einen Zylinderunterscheidungssensor aufweist, der sich in der Nähe der Nockenwelle befindet. Der Drehzahlsensor hat einen Kurbelrotor, der an der Kurbelwelle gesichert ist, und einen elektromagnetischen Aufnehmer, der dem Kurbelrotor zugewandt ist. Der Kurbelrotor hat Zähne, die in einem Winkelabstand von 30° beabstandet sind, und einen freien Raum, der keine Zähne aufweist und 60° breit ist. Der Drehzahlsensor gibt einen Puls oder ein Drehzahlsignal jedes Mal dann ab, wenn ein jeweiliger Zahn den Aufnehmer passiert.
Der Zylinderunterscheidungssensor hat einen Nockenrotor, der an der Nockenwelle gesichert ist, und einen elektromagnetischen Aufnehmer, der dem Nockenrotor zugewandt ist. Der Nockenrotor hat einen Erfassungszahn. Der Unterscheidungssensor gibt ein Zylinderunterscheidungssignal jedes Mal dann ab, wenn der Aufnehmer den Erfassungszahn erfasst. Anders gesagt wird das Unterscheidungssignal jedes Mal dann abgegeben, wenn sich der Nockenrotor um 360° gedreht hat, was einem Kurbelwinkel von 720° entspricht.
Das Drehzahlsignal, das direkt nach dem Passieren des freien Raumes an dem Aufnehmer abgegeben wird, wird als ein Referenzpositionssignal definiert. Die Drehzahlsignale werden gezählt, die nach dem Referenzpositionssignal erzeugt werden. Falls das Zylinderunterscheidungssignal gleichzeitig mit dem Erreichen der Drehzahlsignale einer vorbestimmten Drehzahl abgegeben wird, dann wird der Kurbelwinkel bestimmt, der einem bestimmten Hub des jeweiligen Zylinders entspricht. Anders gesagt wird die Zylinderunterscheidung ausgeführt.
Auf diese Art und Weise wird die Zylinderunterscheidung mittels zwei Sensoren (der Drehzahlsensor und der Zylinderunterscheidungssensor) zum Bestimmen der spezifischen Zylinder ausgeführt, um Kraftstoff zu zünden oder einzuspritzen. Des weiteren wird die Zylinderunterscheidung nach dem Abgeben des Referenzpositionssignals ausgeführt, das heißt ausschließlich nach dem Passieren des freien Raumes an dem Aufnehmer.
Falls jedoch die Kraftmaschine gestoppt wird, unmittelbar nachdem der freie Raum den Aufnehmer passiert hat, dann wird die Zylinderunterscheidung nicht unmittelbar nach dem Neustart der Kraftmaschine ausgeführt. Wenn nämlich die Kraftmaschine erneut gestartet wird, dann wird die Zylinderunterscheidung nicht ausgeführt, bis sich die Kurbelwelle um nahezu 360° gedreht hat, oder bis der freie Raum den Aufnehmer des Drehzahlsensors passiert hat. Die Verzögerung der Zylinderunterscheidung behindert den Startvorgang der Kraftmaschine.
Eine Kurbelwinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 kann in der US-5 329 905 erkannt werden, die als der nächstkommende Stand der Technik angesehen wird.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kurbelwinkelerfassungsgerät vorzusehen, das eine Zylinderunterscheidung ausführt, unmittelbar nachdem die Kraftmaschine gestartet wurde.
Um die vorstehend genannte Aufgabe gemäß dem Zwecke der vorliegenden Erfindung zu lösen, ist ein Kurbelwinkelerfassungsgerät für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 vorgesehen.
Andere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, die anhand von Beispielen die Prinzipien der Erfindung beschreiben.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird zusammen mit ihrer Aufgabe und ihren Vorteilen unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiele zusammen mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, wobei:
1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Kurbelwinkelerfassungsgeräts gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine Vorderansicht des Kurbelrotors gemäß 1;
3 zeigt eine schematische Ansicht der Anordnung von Fühlerelementen bei dem Kurbelpositionssensor gemäß der 1;
4(a)–4(e) zeigen Zeitverläufe von zeitlichen Änderungen der Signale bezüglich der Zähne des Kurbelrotors gemäß der 2;
5 zeigt eine Vorderansicht des Nockenrotors gemäß der 1;
6 zeigt eine schematische Ansicht der Anordnung von Fühlerelementen bei dem Kurbelpositionssensor gemäß der 1;
7(a)–7(e) zeigen Zeitverläufe der zeitlichen Änderungen von Signalen bezüglich den Zähnen an dem Nockenpositionssensor gemäß der 1;
8 zeigt eine Blockdarstellung des Kurbelwinkelerfassungsgerätes gemäß der 1;
9(a)–9(f) zeigen Zeitverläufe von zeitlichen Änderungen von regulären Winkelsignalen und langen Zahnsignalen;
10–13 zeigen Flussdiagramme einer Hauptroutine, die durch die ECU gemäß der 8 ausgeführt wird;
14 zeigt eine Flusskarte einer Nockenwinkelerfassungsroutine des ersten Ausführungsbeispieles;
15(a)–15(f) zeigen Zeitverläufe von zeitlichen Änderungen von Signalen bezüglich der Zähne an einem Kurbelrotor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
16(a)–16(c) zeigen ähnlich wie die 15(a)–15(f) zeitliche Verläufe, bei denen sich der Kurbelrotor in der Rückwärtsrichtung dreht;
17 zeigt ein Flussdiagramm einer Hauptroutine des zweiten Ausführungsbeispieles;
18 zeigt ein Flussdiagramm einer Kurbelwinkelerfassungsroutine des zweiten Ausführungsbeispieles;
19 zeigt eine Vorderansicht eines Kurbelrotors gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
20(a)–20(g) zeigen Zeitverläufe von zeitlichen Änderungen von Signalen bezüglich der Zähne an einem Kurbelrotor gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
21(a)–21(d) zeigen Zeitverläufe ähnlich wie die 20(a)–20(g), bei denen sich der Kurbelrotor in der Rückwärtsrichtung dreht;
22(a)–22(f) zeigen Zeitverläufe von zeitlichen Änderungen von Signalen bezüglich der Zähne eines Kurbelrotors gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;
23(a)–23(e) zeigen Zeitverläufe ähnlich wie die 22(a)–22(f), bei denen sich der Kurbelrotor in der Rückwärtsrichtung dreht;
24(a)–24(g) zeigen Zeitverläufe von zeitlichen Änderungen von Signalen bezüglich der Zähne an einem Kurbelrotor gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel;
25(a)–25(e) zeigen ähnlich wie die 24(a)–24(g) Zeitverläufe, bei denen sich der Kurbelrotor in der Rückwärtsrichtung dreht;
26(a)–26(e) zeigen Zeitverläufe von zeitlichen Änderungen von Signalen bezüglich der Zähne an einem Kurbelrotor gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel;
27 zeigt eine Seitenansicht einer V-Kraftmaschine gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
28(a) und 28(b) zeigen Vorderansichten der Nockenrotoren gemäß der 27;
29 zeigt eine Vorderansicht eines Kurbelrotors gemäß einem achten Ausführungsbeispiel;
30 zeigt eine schematische Ansicht der Anordnung von Fühlerelementen bei einem Kurbelpositionssensor des achten Ausführungsbeispieles;
31 zeigt eine Vorderansicht eines Nockenrotors gemäß einem achten Ausführungsbeispiel;
32 zeigt eine schematische Ansicht der Anordnung von Fühlerelementen bei einem Nockenpositionssensor des Ausführungsbeispieles;
33(a)–33(c) zeigen Zeitverläufe des Prinzips des Kurbelpositionssensors und des Nockenpositionssensors des achten Ausführungsbeispiels;
34(a)–34(d) zeigen Zeitverläufe des Prinzips eines Kurbelpositionssensors und eines Nockenpositionssensors;
35(a) und 35(b) zeigen Zeitverläufe des Betriebs des achten Ausführungsbeispieles;
36(a)–36(c) zeigen Zeitverläufe von zeitlichen Änderungen von Signalen bezüglich der Zähne an dem Kurbelrotor gemäß der 29;
37(a)–37(f) zeigen Zeitverläufe von zeitlichen Änderungen von Signalen bezüglich der Zähne an dem Kurbelrotor gemäß der 29;
38(a)–38(f) zeigen Zeitverläufe von zeitlichen Änderungen von Signalen bezüglich der Zähne an dem Nockenrotor gemäß der 31;
39(a)–39(i) zeigen Zeitverläufe von zeitlichen Änderungen eines Kurbelreferenzwinkelsignals, eines Kurbelunterscheidungssignals, eines Nockenreferenzwinkelsignals und eines Nockenunterscheidungssignals;
40 zeigt ein Flussdiagramm einer Hauptroutine des achten Ausführungsbeispiels;
41 zeigt ein Flussdiagramm einer Kurbelwinkelerfassungsroutine des achten Ausführungsbeispiels;
42 zeigt ein Flussdiagramm einer Nockenwinkelerfassungsroutine des achten Ausführungsbeispiels;
43 zeigt ein Flussdiagramm einer Nockenwinkelerfassungsroutine des achten Ausführungsbeispiels;
44 zeigt eine schematische Ansicht der Anordnung von Fühlerelementen bei einem Kurbelpositionssensor gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel;
45 zeigt eine schematische Ansicht von Fühlerelementen bei einem Nockenpositionssensor des neunten Ausführungsbeispieles;
46(a)–46(i) zeigen Zeitverläufe von zeitlichen Änderungen von Signalen bezüglich der Zähne an dem Kurbelrotor gemäß der 44;
47(a)–47(i) zeigen Zeitverläufe von zeitlichen Änderungen von Signalen bezüglich der Zähne an dem Nockenrotor gemäß der 45;
48 zeigt eine ausschnittartige Ansicht eines Kurbelrotors gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel;
49 zeigt ein Diagramm einer Signalabgabe von dem Kurbelpositionssensor des zehnten Ausführungsbeispieles; und
50 zeigt eine ausschnittartige Ansicht eines Nockenrotors gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiels;
BESCHREIBUNG VON SPEZIELLEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Ein Kurbelwinkelerfassungsgerät gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 1 bis 14 beschrieben. Das Gerät wird bei einer Viertakt-Benzinkraftmaschine 10 verwendet. Wie dies in der 1 gezeigt ist, hat die Kraftmaschine 10 einen Zylinderblock 11 und einen Zylinderkopf 17, der sich an einem oberen Abschnitt des Zylinderblockes 11 befindet. Der Zylinderblock 11 hat acht Zylinder 12 (in der Zeichnung ist nur der erste Zylinder #1 gezeigt). Jeder Zylinder 12 nimmt einen Kolben 13 hin- und herbewegend auf, der mit einer Kurbelwelle 15 über eine Verbindungsstange 14 gekoppelt ist. Der Zylinderblock 11, der Zylinderkopf 17 und die Kolben 13 definieren Brennkammern 18.
Jede Brennkammer 18 ist mit einem Einlassanschluss 26 und einem Auslassanschluss 27 in Verbindung, die in dem Zylinderkopf 17 ausgebildet sind. Der Zylinderkopf 17 stützt eine Einlassnockenwelle 20, eine Auslassnockenwelle 21, Einlassventile 23 und Auslassventile 24. Die Einlass- und Auslassventile 23, 24 werden hin- und herbewegt, indem die Einlass- bzw. Auslassnockenwelle 20, 21 gedreht wird. Die Nockenwellen 20, 21 sind mit der Kurbelwelle 15 über einen Steuerriemen 22 gekoppelt. Vier Hübe (Einlass-, Verdichtungs-, Verbrennungs- und Auslasshübe) des Kolbens 13 bei den jeweiligen Zylindern #1–#8 drehen die Kurbelwelle 15 zweimal. Zwei Umdrehungen der Kurbelwelle 15 drehen die Nockenwellen 20, 21 einmal. Eine Drehung der Nockenwellen 20, 21 bewegt die Ventile 23, 24 hin und her. Dementsprechend werden die dazugehörigen Einlass- und Auslassventile 23, 24 durch die Ventile 23, 24 gemäß einer vorbestimmten Zeitgebung wahlweise geöffnet und geschlossen.
Die Kraftmaschine 10 hat einen Ventilzeitgebungsänderungsmechanismus (VVT) 30 zum Ändern der Ventilzeitgebung der Einlassventile 23. Der VVT 30 ändert die Drehphase der Einlassnockenwelle 20, wodurch die Ventilzeitgebung der Einlassventile 23 geändert wird. Der VVT 30 wird durch eine elektronische Steuereinheit (ECU) 40 gesteuert.
Der Zylinderkopf 17 hat Zündkerzen 50, die jeweils einem der Zylinder #1 bis #8 entsprechen. Die Zündkerzen 50 sind mit einer Zündspule 51 elektrisch verbunden. Die Zündspule 51 führt eine elektrische Hochspannung zu den Zündkerzen 50 zu, wodurch das Zünden des Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem dazugehörigen Zylinder durch die jeweilige Zündkerze 50 bewirkt wird. Die Spule 51 ist mit einer Zündvorrichtung 52 verbunden, die wiederum mit der ECU 40 verbunden ist. Die ECU 40 steuert die Zündvorrichtung 52 zum Einstellen der Zeitgebung bei der Erzeugung der elektrischen Hochspannung oder der Zündzeitgebung.
Elektromagnetventil-Einspritzvorrichtungen 53 befinden sich in der Nähe des Zylinders 14. Jede Einspritzvorrichtung 53 entspricht einem der Zylinder #1 bis #8 und spritzt Kraftstoff in den entsprechenden Einlassanschluss 26 ein. Die Zeitgebung der Kraftstoffeinspritzung und die Menge des eingespritzten Kraftstoffes werden durch die ECU 40 gesteuert. Insbesondere steuert die ECU 40 die Öffnungszeitgebung der Einspritzvorrichtungen 53.
Ein Kurbelpositionssensor 54 befindet sich in der Nähe der Kurbelwelle 15. Der Kurbelpositionssensor 54 hat einen Kurbelrotor 54a, der an der Kurbelwelle 15 befestigt ist, damit er sich mit der Kurbelwelle 15 einstückig dreht, und einen Elektromagnetsensor 54b, der an dem Zylinderblock 11 befestigt ist und dem Kurbelrotor 54a zugewandt ist.
Der Kurbelrotor 54a ist eine Scheibe aus einem magnetischen Material, und er hat 36 Zähne 70, oder Marker, die an seinem Umfang ausgebildet sind, wie dies in der 2 dargestellt ist. Jeder Zahn 70 hat eine voreilende Kante und eine nacheilende Kante. Die voreilende Kante bezieht sich auf jene Kante, die den Sensor 54b zuerst passiert, wenn sich der Rotor 54a dreht, und die nacheilende Kante bezieht sich auf die entgegengesetzte Kante. Die nacheilenden Kanten der Zähne 70 sind in gleichmäßigen Winkelintervallen beabstandet (10°). Die Zähne 70 haben kurze Zähne 70S und lange Zähne 70L. Die kurzen Zähne 70S sind relativ kurz entlang der Umfangsrichtung des Kurbelrotors 54a, während die langen Zähne 70L relativ lang entlang der Umfangsrichtung des Kurbelrotors 54a sind.
Insbesondere hat der Kurbelrotor 54a vier lange Zähne 70L, die um 90° voneinander beabstandet sind. Der Rotor 54a hat andere vier lange Zähne 70L, die jeweils um 30° von den ersten vier langen Zähnen 70L beabstandet sind. Jeder von den ersten vier langen Zähnen 70L und der dazugehörige lange Zahn 70L, der davon um 30° beabstandet ist, bilden ein Paar. Zwei Zähne 70 befinden sich zwischen den langen Zähnen 70L aus einem Paar. Jedes Paar langer Zähne 70L und zwei Zähne 70, die dazwischen angeordnet sind, bilden ein Erfassungssegment. Der Rotor 54a hat vier Erfassungssegmente S1 bis S4, die um 90° voneinander beabstandet sind.
Die Kombination der Zähne 70 zwischen den langen Zähnen 70L unterscheidet sich in dem jeweiligen Erfassungssegment S1 bis S4. Unter der Annahme, dass ein kurzer Zahn 70S durch den Buchstaben „S" bezeichnet ist, und dass ein langer Zahn 70L durch einen Buchstaben „L" bezeichnet ist, ist die Reihenfolge der Zähne 70 in den Erfassungssegmenten S1 bis S4 in der Richtung der Drehrichtung R1 des Kurbelrotors 54a folgendermaßen. Die Reihenfolge der Zähne 70 bei dem ersten Erfassungssegment S1 ist L, L, L, L; die Reihenfolge bei dem zweiten Erfassungssegment S2 ist L, S, L, L; die Reihenfolge bei dem dritten Erfassungssegment S3 ist L, S, S, L; und die Reihenfolge bei dem vierten Erfassungssegment S4 ist L, L, S, L. Die Zähne 70, die zu keinem der Erfassungssegmente S1 bis S4 gehören, sind alle kurze Zähne 70S.
Die 3 zeigt eine abgewinkelte Ansicht des distalen Endes des Kurbelsensors 54b und einen Abschnitt des Umfangs des Kurbelrotors 54a. Der Sensor 54b hat ein erstes Fühlerelement 55 und ein zweites Fühlerelement 56, die Sensoren mit einem Magnetreluktanzelement (MRE) sind. Der erste und der zweite Abschnitt 55, 56 sind entlang der Drehrichtung des Kurbelrotors 54a angeordnet. Der Abstand zwischen den Fühlerelementen 55 und 56, die Länge X1 der kurzen Zähne 70S und die Länge Y1 der langen Zähne 70L erfüllen die folgende Ungleichung (1). X1 < Z1 < Y1 (1)
Wenn sich der Kurbelrotor 54a dreht, dann erzeugen die Fühlerelemente 55, 56 Signale A1, A2, die sich gemäß der Darstellung in der 4(b) ändern. In der 4(b) zeigt die durchgezogene Linie die Änderung des Signals A1, das durch das erste Fühlerelement 55 erzeugt wird, und die gestrichelte Linie zeigt die Änderung des Signals A2, das durch das zweite Fühlerelement 56 erzeugt wird.
Das Signal A1 ist eine Dreieckswelle, und es hat einen Maximalwert Vmax, wenn eine voreilende Kante des kurzen Zahnes 70S oder eines langen Zahnes 70L dem Fühlerelement 55 am nächsten ist. Das Signal A1 hat einen Minimalwert Vmin, wenn eine nacheilende Kante eines kurzen Zahnes 70S oder eines langen Zahnes 70L dem Fühlerelement 55 am nächsten ist. Das Signal A2 von dem zweiten Fühlerelement 56 ist ebenfalls eine Dreieckswelle mit einer vorbestimmten Phasenverschiebung hinsichtlich des Signals A1.
Da die Fühlerelemente 55, 56 die Ungleichung (1) erfüllen, hängt die Wellenform von den Signalen A1, A2 davon ab, ob ein kurzer Zahn 70S oder ein langer Zahn 70L das Fühlerelement 55, 56 passiert. Wenn zum Beispiel das Ende eines kurzen Zahnes 70S nahe dem ersten Fühlerelement 55 ist und das Signal A1 den Minimalwert Vmin (bei Zeitpunkten t1, t2) aufweist, dann hat das Signal A2 den Maximalwert Vmax nicht erreicht, aber es steigt an. Wenn das Ende von einem langen Zahn 70L nahe dem ersten Fühlerelement 55 ist und das Signal A1 den Minimalwert Vmin (bei einem Zeitpunkt t3) aufweist, dann hat das Signal bereits den Maximalwert Vmax erreicht, und es verringert sich. Der Kurbelwinkelsensor gemäß den 1 bis 14 nutzt die Tatsache, dass der Zustand der Signale A1, A2 gemäß der Länge der Zähne 70 geändert wird, um zu bestimmen, ob ein kurzer Zahn 70S oder ein langer Zahn 70L die Fühlerelemente 55, 56 passiert. Auf der Grundlage von dieser Bestimmung erfasst der Kurbelwinkelsensor den Kurbelwinkel.
Der Nockenpositionssensor 60, der sich in der Nähe der Nockenwelle 20 befindet, wird nun beschrieben. Wie dies in der 1 gezeigt ist, hat der Nockenpositionssensor 60 einen Nockenrotor 60a und einen Elektromagnetsensor 60b. Der Nockenrotor 60a ist an der Einlassnockenwelle 20 gesichert und dreht sich einstückig mit der Nockenwelle 20. Der Sensor 60b ist mit dem Zylinderkopf 17 verbunden und dem Nockenrotor 60a zugewandt.
Wie dies in der 5 gezeigt ist, ist der Nockenrotor 60a eine Scheibe aus einem magnetischen Material und hat 8 Zähne 71, die an seinem Umfang ausgebildet sind. Jeder Zahn 71 hat eine voreilende Kante und eine nacheilende Kante. Die voreilende Kante eilt in der Drehrichtung R2 des Nockenrotors 60a (die Einlassnockenwelle 20) vor, und zwar passiert sie den Sensor 60b vor der dazugehörigen nacheilenden Kante, wenn sich der Rotor 60a dreht, und die nacheilende Kante bezieht sich auf jene Kante, die der voreilenden Kante entgegengesetzt ist. Die Zähne 71 sind in gleichmäßigen Winkelintervallen voneinander beabstandet (45°, was 90° einer Kurbelwinkeldrehung entspricht) mit Bezug auf die nacheilenden Kanten der Zähne 71. Ähnlich wie die Zähne 70 des Kurbelrotors 54a haben die Zähne 71 kurze Zähne 71S und lange Zähne 71L. Die kurzen Zähne 71S sind relativ kurz entlang der Umfangsrichtung des Nockenrotors 60a, während die langen Zähne 71L relativ lang in der Umfangsrichtung des Kurbelrotors 60a sind.
Insbesondere hat der Nockenrotor 60a vier lange Zähne 71L, die um 45° voneinander beabstandet sind (90° der Kurbelwellenumdrehung). Der Nockenrotor 60a hat außerdem vier kurze Zähne 715, die um 45° voneinander beabstandet sind (90° der Kurbelwellenumdrehung). Die langen Zähne 71L befinden sich an einer Seite einer Ebene, die die Achse des Nockenrotors 60a beinhaltet, und die kurzen Zähne 71S sind an der anderen Seite. Unter der Annahme, dass ein kurzer Zahn 71S durch einen Buchstaben „S" dargestellt ist und dass ein langer Zahn 71L durch einen Buchstaben „L" dargestellt ist, dann ist die Reihenfolge der Zähne 71 an dem Nockenrotor 70a in einer Richtung entgegen der Drehrichtung R2 des Nockenrotors 60a „L, L, L, S, S, S".
Die 6 zeigt eine abgewickelte Ansicht des distalen Endes des Sensors 60b und einen Abschnitt des Umfanges des Nockenrotors 60a. Der Sensor 60b hat ein erstes Fühlerelement 61 und ein zweites Fühlerelement 62, die Sensoren mit einem Hall-Element sind. Das erste und das zweite Fühlerelement 61, 62 sind entlang der Drehrichtung R2 des Nockenrotors 60a angeordnet. Der Abstand Z2 zwischen den Fühlerelementen 61 und 62, die Länge X2 des kurzen Zahnes 71S und die Länge Y2 des langen Zahnes 71L erfüllen die folgende Ungleichung. X2 < Z2 < Y2 (2)
Wenn sich der Nockenrotor 60a dreht, dann erzeugen die Fühlerelemente 61, 62 Signale A3, A4, die sich gemäß der Darstellung in den 7(b) und 7(c) ändern. Die 7(a) zeigt die Form des Nockenrotors 60a entsprechend dem Signal A3 von dem ersten Fühlerelement 61.
Wie dies in der 7(b) gezeigt ist, ist das Signal A3 von dem ersten Fühlerelement 61 eine Rechteckwelle. Das Signal A3 ändert sich von niedrig auf hoch, wenn eine voreilende Kante eines kurzen Zahnes 71S oder eines langen Zahnes 71L das erste Fühlerelement 61 passiert. Das Signal A3 ändert sich von hoch auf niedrig, wenn die nacheilende Kante eines Zahnes das erste Fühlerelement 61 passiert. Wie dies in der 7(c) gezeigt ist, ist das Signal A4 von dem zweiten Fühlerelement 62 auch eine Rechteckwelle mit einer vorbestimmten Phasenverschiebung hinsichtlich des Signals A3.
Da die Fühlerelemente 61, 62 die Ungleichung (2) erfüllen, hängt das Niveau des Signals A4, wenn sich das Signal A3 von hoch auf niedrig ändert (bei Zeitpunkten t1 und t2), davon ab, ob ein kurzer Zahn 71S oder ein langer Zahn 71L die Fühlerelemente 61, 62 passiert. Wenn zum Beispiel ein kurzer Zahn 71S die Fühlerelemente 61, 62 passiert, dann ist das Niveau des Signals A4 niedrig, wenn sich das Signal A3 von hoch auf niedrig ändert (bei dem Zeitpunkt t1). Wenn ein langer Zahn 71L die Fühlerelemente 61, 62 passiert, dann ist das Niveau des Signals A4 hoch (H), wenn sich das Signal A3 von hoch auf niedrig ändert (der Zeitpunkt t2).
Die Tatsache, dass sich die Signale A3 und A4 gemäß der Länge des passierenden Zahnes 71 ändert, wird zum Bestimmen dessen verwendet, ob ein kurzer Zahn 71 oder ein langer Zahn 71L die Fühlerelemente 61, 62 passiert. Diese Bestimmung wird zum Bestimmen dessen verwendet, ob die Kurbelwelle 15 bei der ersten Umdrehung oder der zweiten Umdrehung bei ihrem Zyklus ist.
Der elektrische Aufbau der Kurbelwinkelerfassungsvorrichtung wird nun unter Bezugnahme auf die 8 beschrieben. Die ECU 40 hat einen ROM 41, eine CPU 42, einen RAM 43 und einen Sicherungs-RAM 44. Der ROM 41 speichert Funktionsdaten und verschiedene Steuerprogramme. Die CPU 42 führt verschiedene Berechnungen auf der Grundlage der Programme aus. Der RAM 43 speichert das Ergebnis der Berechnungen und Daten von verschiedenen Sensoren vorübergehend. Der Sicherungs-RAM 44 speichert Daten in den RAM 43, wenn eine Stromzufuhr zu der ECU 40 gestoppt wird. Die CPU 42, der ROM 41, der RAM 43 und der Sicherungs-RAM 44 sind durch einen bidirektionalen Bus 45 miteinander verbunden. Der bidirektionale Bus 45 verbindet außerdem die CPU 42, den ROM 41, den RAM 43 und den Sicherungs-RAM 44 mit einer Eingabeschaltung 46 und einer Abgabeschaltung 47. Die Abgabeschaltung 47 ist mit der Zündvorrichtung 55 und der Einspritzvorrichtung 53 verbunden. Die Zündvorrichtung 52 und die Einspritzvorrichtung 53 werden auf der Grundlage der Ergebnisse der Steuerprogramme gesteuert, die durch die CPU 42 ausgeführt werden.
Die Eingabeschaltung 46 ist mit einem Signalprozessor 48 verbunden. Der Signalprozessor 48 ist mit dem Kurbelpositionssensor 54 und dem Nockenpositionssensor 60 verbunden und nimmt Signale A1 bis A4 von den Fühlerelementen 55, 56, 61, 62 auf. Der Signalprozessor 48 verarbeitet die Signale A1 bis A4, wodurch regelmäßige Winkelsignale T1, T2 und lange Zahnsignale T3, T4 erzeugt werden. Der Signalprozessor 48 führt dann die Signale T1 bis T4 der Eingabeschaltung 46 zu.
Das regelmäßige Winkelsignal T1 und das lange Zahnsignal T3 werden nun beschrieben. Wie dies in den 4(b) und 4(d) gezeigt ist, erzeugt der Signalprozessor 48 einen Puls bei dem regelmäßigen Winkelsignal T1, wenn das Signal A1 von dem ersten Fühlerelement 55 den Minimalwert Vmin erreicht (die Zeitpunkte t1, t2 und t3). Daher wird das regelmäßige Winkelsignal T1 oder die Pulse hoch, wenn die nacheilende Kante eines Zahnes 70 das erste Fühlerelement 55 passiert, oder jedes Mal dann, wenn sich die Kurbelwelle 15 um 10° dreht.
Wie dies in der 4(c) gezeigt ist, erzeugt der Signalprozessor 48 ein differenziertes Signal B1 durch Differenzieren des Signals A2, das von dem zweiten Fühlerelement 56 abgegeben wird. Da das Signal A2 eine Dreieckswelle ist, ist das differenzierte Signal B1 eine Rechteckwelle. Das Signal B1 ist niedrig, wenn das Signal A2 ansteigt, und es ist hoch, wenn sich das Signal A2 verringert. Der Signalprozessor 48 erzeugt einen Puls bei dem langen Zahnpulssignal T3, das in der 4(e) gezeigt ist, wenn das regelmäßige Winkelsignal T1 hoch ist, wenn das differenzierte Signal B1 hoch ist (t3). Daher hat das lange Zahnsignal T3 nur dann einen Puls, wenn die nacheilende kante eines langen Zahnes 70L das erste Fühlerelement 55 passiert.
Das regelmäßige Winkelsignal T2 und das Langzahnsignal T4 werden nun beschrieben. Wie dies in den 7(b) und 7(d) gezeigt ist, erzeugt der Signalprozessor 48 einen Puls bei dem regelmäßigen Winkelsignal T2, wenn das Signal A3 von dem ersten Fühlerelement 61 von hoch auf niedrig geändert wird, oder bei Zeitpunkten t1 und t2. Daher hat das regelmäßige Winkelsignal T2 jeweils bei 90° der Drehung der Kurbelwelle 15 oder bei 45° einer Drehung der Nockenwelle einen Puls, wenn nämlich die nacheilende Kante der Zähne 71 das erste Fühlerelement 61 passiert.
Der Signalprozessor 48 pulst das Langzahnpulssignal T4, wie dies in der 7(e) gezeigt ist, wenn das regelmäßige Winkelsignal T2 hoch ist, wenn das Signal A4 von dem zweiten Fühlerelement 62 hoch ist (t2). Daher tritt ein Puls bei dem Langzahnsignal T4 auf, wenn die nacheilende Kante des langen Zahnes 71L das erste Fühlerelement 61 passiert.
Wenn sich der Nockenrotor 60a dreht, dann passieren die vier langen Zähne 71L nacheinander die Fühlerelemente 61, 62. Dann passieren die vier kurzen Zähne 71S nacheinander die Fühlerelemente 61, 62. Wenn sich der Nockenrotor 60a dreht, dann wird somit ausschließlich das regelmäßige Winkelsignal T2 während einer halben Drehung periodisch abgegeben. Während dieser Hälfte werden sowohl das regelmäßige Winkelsignal T2 als auch das Langzahnsignal T4 abgegeben. Diese Perioden wechseln sich jedes Mal dann ab, wenn die Kurbelwelle 15 um eine Umdrehung gedreht wird, oder jedes Mal dann, wenn sich die Einlassnockenwelle 20 um eine halbe Umdrehung dreht.
Die 9(a)–9(f) zeigen die Änderungen der Signale T1 bis T4. Die 9(c) und 9(d) zeigen die Änderungen des regelmäßigen Winkelsignals T2 und des Langzahnsignals T4, wenn die Ventilzeitgebung der Einlassventile 23 durch den VVT 30 am stärksten verzögert wird. Die 9(e) und 9(f) zeigen die Änderungen des Signals T2 und des Signals T4, wenn die Ventilzeitgebung des Einlassventils 23 durch den VVT 30 am stärksten vorgerückt wird.
Wie dies in den 9(c)–9(f) gezeigt ist, wird die Zeitgebung der Pulse der Signale T2 und T4 dadurch geändert, dass die Drehphase der Einlassnockenwelle 20 durch den VVT 30 geändert wird. Wenn jedoch die Kraftmaschine 10 gekurbelt wird, dann wird die Ventilzeitgebung der Einlassventile 23 durch den VVT 30 am stärksten verzögert. Wie dies in den 9(b), 9(c) und 9(d) gezeigt ist, sind das regelmäßige Winkelsignal T2 und das Langzahnsignal T4 während des Bereiches von einem der Erfassungssegmente S1 bis S4 hoch.
Der Betrieb des Kurbelwinkelerfassungsgerätes wird nun unter Bezugnahme auf die 10–14 beschrieben. Eine durch die ECU 40 ausgeführte Hauptroutine wird zunächst unter Bezugnahme auf die 10 beschrieben. Die Hauptroutine wird durch das Einschalten eines Zündschalters (nicht gezeigt) in eine EIN-Position gestartet. Das Flussdiagramm in der 10 zeigt ausschließlich die hauptsächlichen Schritte bei der Routine.
Bei einem Schritt 100 initialisiert die ECU 40 einen Kurbelzählwert CRC, einen Runterzählwert DC, einen Hochniveauzählwert HC, einen Nockenzählwert CAC, einen Nockenniveauwert CL, einen vorherigen Nockenniveauwert CLold, der aus der vorherigen Routine stammt, und ein 10°-CA-Signalzählwert C10. Der Sicherungs-RAM 44 speichert die Anfangswerte der Werte CRC, DC, HC, CAC, CL, CLold und C10. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Kurbelzählerwert CRC auf 100 initialisiert, der Runterzählwert DC wird auf 0 initialisiert, der Hochniveauzählwert HC wird auf 0 initialisiert, der Nockenzählwert CAC wird auf 100 initialisiert, der Nockenniveauzählwert CL wird auf 100 initialisiert, der Nockenniveauwert CLold wird auf 100 initialisiert und der 10°-CA-Signalzählwert C10 wird auf 100 initialisiert.
Bei einem Schritt 200 bestimmt die ECU 40, ob ein Puls bei dem regelmäßigen Winkelsignal T1 vorhanden ist. Falls die Bestimmung positiv ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 300 und führt eine Routine zum Erfassen des Kurbelwinkels aus. Die Routine zum Erfassen des Kurbelwinkels wird als ein Interrupt jeweils bei 10° der Umdrehung der Kurbelwelle 15 wiederholt ausgeführt. Falls die Bestimmung bei dem Schritt 200 negativ ist oder nach dem Ausführen der Kurbelwinkelerfassungsroutine schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 400.
Bei dem Schritt 400 bestimmt die ECU 40, ob ein Puls bei den regelmäßigen Winkelsignal T2 aufgetreten ist. Falls die Bestimmung positiv ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 500 und führt eine Routine zum Erfassen des Winkels der Einlassnockenwelle 20 aus. Die Routine zum Erfassen des Nockenwinkels wird als ein Interrupt jeweils bei 90° der Umdrehung der Kurbelwelle 15 wiederholt ausgeführt. Falls die Bestimmung bei dem Schritt 400 negativ ist oder nach der Ausführung der Nockenwinkelerfassungsroutine kehrt die ECU 40 zu dem Schritt 200 zurück.
Jeder Prozess bei der Kurbelwinkelerfassungsroutine wird nun unter Bezugnahme auf die 11–13 beschrieben. Bei einem Schritt 310 bestimmt die ECU 40, ob der Kurbelzählwert CRC 100 beträgt. Die Zündzeitgebungssteuerung und die Kraftstoffeinspritzzeitgebungssteuerung werden auf der Grundlage von dem Kurbelzählwert CRC ausgeführt. Der Wert CRC entspricht dem Kurbelwinkel, der den gegenwärtigen Kolbenhub des jeweiligen Zylinders #1 bis #8 angibt. Daher werden die Zündzeitgebungs- und Kraftstoffeinspritzzeitgebungssteuerung synchron mit den Hügeln der Zylinder #1 bis #8 ausgeführt. Der Wert CRC wird auf 100 aufrecht erhalten, bis die Zylinderunterscheidung beendet ist. Wenn die Zylinderunterscheidung beendet ist, dann wird der Wert CRC von seinem Wert bei der Beendigung der Zylinderunterscheidung jedes Mal dann um 1 inkrementiert, wenn der Kurbelwinkel um 30° ansteigt. Wenn er 24 erreicht, dann wird der Wert CRC auf 0 gesetzt, und er wird erneut jedes Mal dann um 1 inkrementiert, wenn sich der Kurbelwinkel um 30° erhöht. Falls die Bestimmung bei dem Schritt 310 positiv ist, dann bestimmt die ECU 40, dass die Zylinderunterscheidung nicht beendet ist, und sie schreitet zu einem Schritt 312 weiter.
Bei dem Schritt 312 bestimmt die ECU 40, ob der Runterzählwert DC 0 beträgt. Der Wert DC wird zum Bestimmen verwendet, wenn die Zylinderunterscheidung auszuführen ist. Der Wert DC wird von 3 um 1 dekrementiert. Wenn der Wert DC 0 beträgt, dann wird die Zylinderunterscheidung durchgeführt (Schritte 331 und 332), was später beschrieben wird. Falls die Bestimmung bei dem Schritt 312 positiv ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 314, der in der 12 gezeigt ist.
Bei dem Schritt 314 bestimmt die ECU 40, ob ein Puls bei dem Langzahnsignal T3 auftritt. Falls die Bestimmung negativ ist, dann setzt die ECU 40 die gegenwärtige Routine vorübergehend aus. Falls die Bestimmung bei dem Schritt 314 positiv ist, dann bestimmt die ECU 40, dass die Zähne 70 von einem der Erfassungssegmente S1 bis S4 die Fühlerelemente 55, 56 des Kurbelpositionssensors 54 passieren, und sie schreitet zu einem Schritt 316 weiter.
Bei dem Schritt 316 legt die ECU 40 den Runterzählwert DC auf 3 fest, und sie speichert den Wert DC in dem RAM 43. Nachfolgend legt die ECU 40 den Hochniveauzählwert HC bei einem Schritt 318 auf 2 fest. Die ECU 40 speichert dann den Wert HC in dem RAM 43 und setzt die gegenwärtige Routine vorübergehend aus.
Falls die Bestimmung bei dem Schritt 312 negativ ist, dann bestimmt die ECU 40, dass ein Puls bei dem Langzahnsignal T3 zumindest einmal aufgetreten ist, da die gegenwärtige Routine gestartet wurde, und sie schreitet zu einem Schritt 320. Bei dem Schritt 320 dekrementiert die ECU 40 den Runterzählwert DC um 1, und sie schreitet zu einem Schritt 322 weiter, der in der 12 gezeigt ist.
Bei dem Schritt 322 bestimmt die ECU 40, ob das Langzahnsignal T3 hoch ist. Falls die Bestimmung positiv ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 323 weiter. Bei dem Schritt 323 verdoppelt die ECU 40 den gegenwärtigen Hochniveauzählwert HC, und sie ersetzt das Ergebnis als den neuen Hochniveauzählwert HC. Die ECU 40 speichert den Wert HC dann in dem RAM 43.
Falls die Bestimmung bei dem Schritt 322 negativ ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 324 weiter. Bei dem Schritt 324 addiert die ECU 40 1 zu dem gegenwärtigen Hochniveauzählwert HC, und sie ersetzt das Ergebnis als den neuen Hochniveauzählwert HC. Die ECU 40 speichert dann den Wert HC in dem RAM 43. Auf diese Art und Weise wird der Hochniveauzählwert HC gemäß der Art des Zahnes 70 (ein langer Zahn 70L oder ein kurzer Zahn 70S) inkrementiert, der die Fühlerelemente 55 und 56 passiert.
Der Hochniveauzählwert HC wird zum Bestimmen dessen verwendet, welches der Erfassungssegmente S1 bis S4 die Fühlerelemente 55, 56 passiert hat. Insbesondere wenn die Zähne 70 von einem der Segmente S1 bis S4 die Fühlerelemente 55, 56 vor der Beendigung der Zylinderunterscheidung passieren, dann identifiziert die ECU 40 das Erfassungssegment (S1 bis S4), auf das sich der Hochniveauzählwert HC bezieht. Wenn zum Beispiel die Zähne 70 des ersten Erfassungssegmentes S1 die Fühlerelemente 55, 56 passieren, dann ändert sich der Wert HC in der Reihenfolge 2, 4, 8, 16. Wenn die Zähne 70 des zweiten Erfassungssegmentes S2 die Fühlerelemente 55, 56 passieren, dann ändert sich der Wert HC in der Reihenfolge 2, 3, 6, 12. Wenn die Zähne 70 des dritten Erfassungssegmentes S3 die Fühlerelemente 55, 56 passieren, dann ändert sich der Wert HC in der Reihenfolge 2, 3, 4, 8. Wenn die Zähne 70 des vierten Erfassungssegmentes S4 die Fühlerelemente 55, 56 passieren, dann ändert sich der Wert HC in der Reihenfolge 2, 4, 5, 10.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, hat der Hochniveauzählwert HC einen Wert (16, 12, 8 oder 10) in Abhängigkeit dessen, welches der Segmente S1 bis S4 passiert ist, wenn die Zähne 70 von einem der Erfassungssegmente S1 bis S4 die Fühlerelemente 55, 56 passiert haben. Der Wert HC wird daher zum Identifizieren des Erfassungssegmentes (S1 bis S4) verwendet. Dann wird die Position des Kurbelrotors 54a relativ zu den Fühlerelementen 55, 56 oder die Position des jeweiligen Kolbens 13 in dem dazugehörigen Zylinder #1 bis #8 erfasst.
Nach dem Ausführen der Schritte 323 und 324 schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 326 weiter. Bei dem Schritt 326 bestimmt die ECU 40, ob der Runterzählwert DC 0 beträgt. Falls die Bestimmung negativ ist, dann bestimmt die ECU 40, dass sich der Kurbelrotor 54a nicht um 30° gedreht hat, und zwar aufgrund des ersten Pulses eines Segmentes S1 bis S4 bei dem Langzahnsignal T3. Anders gesagt bestimmt die ECU 40, dass alle Zähne 70 eines Erfassungssegmentes (S1, S2, S3 oder S4) die Fühlerelemente 55, 56 nicht passiert haben. Dann setzt die Ecu 40 die gegenwärtige Routine vorübergehend aus.
Falls die Bestimmung bei dem Schritt 326 positiv ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 328 weiter. Bei dem Schritt 328 bestimmt die ECU 40, ob ein Puls bei dem Langzahnsignal T3 auftritt.
Falls diese Routine zum Beispiel dann gestartet wird, wenn die Position der Fühlerelemente 55, 56 relativ zu dem Kurbelrotor 54a an der Position ist, die durch einen Pfeil P1 in der 2 gezeigt ist, dann tritt ein Puls bei dem Langzahnsignal T3 auf, wenn die ECU 40 zu einem Schritt 328 schreitet. Somit ist die Bestimmung bei dem Schritt 328 positiv. In diesem Fall haben alle Zähne 70 des ersten Erfassungssegmentes S1 die Fühlerelemente 55, 56 passiert.
Falls diese Routine dann gestartet wird, wenn die Position der Fühlerelemente 55, 56 relativ zu dem Kurbelrotor 54a an jener Position ist, die durch einen Pfeil P2 in der 2 gezeigt ist, dann erscheint kein Puls bei dem Langzahnsignal T3, wenn die ECU 40 zu dem Schritt 328 schreitet. Somit ist die Bestimmung bei dem Schritt 328 negativ. In diesem Fall haben nicht alle Zähne 70 des ersten Erfassungsbereiches S1 die Fühlerelemente 55, 56 passiert.
Falls die Bestimmung bei dem Schritt 328 negativ ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 329 weiter. Bei dem Schritt 329 setzt die ECU den Hochniveauzähler HC auf 0 zurück. Des weiteren setzt die ECU 40 bei einem Schritt 330 den Runterzählwert DC auf 0, und sie setzt die gegenwärtige Routine vorübergehend aus.
Falls die Bestimmung bei dem Schritt 328 positiv ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 331. Bei dem Schritt 331 liest die ECU 40 den Nockenniveauwert CL und den Hochniveauzählwert HC aus dem RAM 43. Der Nockenniveauwert CL wird zum Bestimmen dessen verwendet, ob die Kurbelwelle 15 bei ihrer ersten Umdrehung oder bei ihrer zweiten Umdrehung ist. Der Wert CL wird bei einer Nockenwinkelerfassungsroutine berechnet, die später beschrieben wird, und er wird in dem RAM 43 gespeichert.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird die Position des jeweiligen Kolbens 13 in dem dazugehörigen Zylinder #1 bis #8 unter Bezugnahme auf den Hochniveauzählwert HC identifiziert, wenn die Zähne 70 von einem der Erfassungssegmente S1 bis S4 die Fühlerelemente 55, 56 passiert haben. Jedoch kann der Kurbelwinkel für einen bestimmten Hub nicht nur unter Bezugnahme auf die Position des jeweiligen Kolbens 13 in dem dazugehörigen Zylinder bestimmt werden. Dies ist dadurch begründet, dass der Kolben 13 jede Position zweimal während einer bestimmten Umdrehung der Kurbelwelle einnimmt. Somit bezieht sich diese Routine sowohl auf den Nockenniveauwert CL als auch auf den Hochniveauzählwert HC. Falls zum Beispiel der Kolben 13 von einem der Zylinder #1 bis #8 an dem oberen Totpunkt ist, dann bestimmt die ECU 40, ob der Kolben 13 an dem oberen Totpunkt bei der Verdichtung oder an dem oberen Totpunkt bei dem Einlassvorgang ist.
Bei dem Schritt 331 liest die ECU 40 den Nockenniveauwert CL und den Hochzählwert HC. Bei einem nachfolgenden Schritt 332 berechnet die ECU 40 den Kurbelzählwert CRC auf der Grundlage des Nockenniveauwertes CL und des Hochniveauzählwertes HC. Der ROM 41 speichert eine Funktionsabbildung, die eine Beziehung zwischen dem Kurbelzählwert CRC, dem Nockenniveauwert CL und dem Hochniveauzählwert HC definiert. Die ECU 40 bezieht sich auf die Abbildung, um den Kurbelzählwert CRC zu berechnen.
Die nachfolgende Tabelle 1 zeigt die Beziehung zwischen dem Nockenniveauwert CL, dem Hochniveauzählwert HC und dem Kurbelzählwert CRC. Die ECU 40 legt den Kurbelzählwert CRC auf 11 fest, wenn der Hochniveauzählwert HC 16 beträgt und der Nockenniveauzähler CL 1 beträgt. Die ECU 40 legt den Kurbelzählwert CRC auf 2 fest, wenn der Hochniveauzählwert HC 12 beträgt und der Nockenniveauwert CL 2 beträgt.
Tabelle 1
Bei einem Schritt 334 legt die Ecu 40 den 10°-CA-Zählwert C10 auf 0 fest. Bei einem Schritt 336 setzt die ECU 40 den Hochniveauzählwert HC auf 0 zurück, und sie setzt die gegenwärtige Routine vorübergehend aus.
Falls die Bestimmung bei dem Schritt 310 (11) negativ ist, wenn nämlich die Zylinderunterscheidung beendet wurde und der Kurbelzählwert CRC ein Wert außer 100 ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 340 (13).
Bei dem Schritt 340 bestimmt die ECU 40, ob ein Puls bei dem Langzahnsignal T3 auftritt. Falls die Bestimmung positiv ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 342, und sie inkrementiert den Hochniveauzählwert HC um 2. Falls die Bestimmung bei dem Schritt 340 negativ ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 341 weiter, und sie legt den Hochniveauzähler HC auf 0 fest.
Der Hochniveauzählwert HC wird zum Erfassen jener Zeit verwendet, bei der die Zähne 70 des ersten Erfassungssegmentes S1 die Fühlerelemente 55, 56 passiert haben, nachdem die Zylinderunterscheidung beendet wurde. Zum Beispiel ändert sich der Hochniveauzählwert HC in der Reihenfolge 2, 4, 6, 8, wenn die Zähne 70 des ersten Erfassungssegmentes S1 die Fühlerelemente 55, 56 passieren. Der Wert HC ändert sich in der Reihenfolge 2, 0, 2, 4, wenn die Zähne des zweiten Erfassungssegmentes S2 die Fühlerelemente 55, 56 passieren. Der Wert HC ändert sich in der Reihenfolge 2, 0, 0, 2, wenn die Zähne 70 des dritten Erfassungssegmentes S3 die Fühlerelemente 55, 56 passieren. Der Wert HC ändert sich in der Reihenfolge 2, 4, 0, 2, wenn die Zähne des vierten Erfassungssegmentes S4 die Fühlerelemente 55, 56 passieren. Wenn die kurzen Zähne 70S, die zu keinem der Erfassungssegmente S1 bis S4 gehören, die Fühlerelemente 55, 56 passieren, dann ist der Hochniveauzählwert HC immer 0. Daher ist jene Zeit, bei der der Wert HC 8 beträgt, jene Zeit, bei der die Zähne 70 des ersten Fühlerelementes S1 die Fühlerelemente 55, 56 passiert haben.
Nach dem Ausführen des Schrittes 341 oder des Schrittes 342 schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 344. Bei dem Schritt 344 bestimmt die ECU 40, ob der Hochniveauzählwert HC 8 beträgt. Falls die Bestimmung negativ ist, dann führt die ECU 40 einen Schritt 346 und die nachfolgenden Schritte aus, um den Wert CRC um 1 jedes Mal dann zu imkrementieren, wenn sich die Kurbelwelle 15 um 30° dreht.
Insbesondere inkrementiert die ECU 40 den 10°-CA-Signalzählwert C10 um 1 bei einem Schritt 346. Nachdem die Zylinderunterscheidung beendet wurde, wird der Wert C10 jedes Mal dann um 1 imkrementiert, wenn sich die Kurbelwelle 15 um 10° CA dreht, und diese Routine wird ausgeführt. Falls der Wert C10 2 beträgt, dann wird der Wert C10 auf 0 festgelegt. Anders gesagt ändert sich der Wert C10 zwischen 0, 1 und 2.
Bei einem Schritt 348 bestimmt die ECU 40, ob der Zählwert C10 3 beträgt. Falls die Bestimmung positiv ist, dann setzt die ECU 40 den Wert C10 bei einem Schritt 350 auf 0 zurück. Bei einem Schritt 352 inkrementiert die ECU 40 den Kurbelzählwert CRC um 1.
Danach bestimmt die ECU 40 bei einem Schritt 354, ob der Kurbelzählwert CRC 24 beträgt. Falls die Bestimmung positiv ist, dann schreitet die ECU zu einem Schritt 356, und sie legt den Wert CRC auf 0 fest. Somit wird der Wert CRC jedes Mal dann um 1 imkrementiert, wenn sich die Kurbelwelle 15 um 30° dreht, und er schwankt zwischen 0 und 23. Nach dem Ausführen des Schrittes 356 oder falls die Bestimmung bei dem Schritt 348 oder bei dem Schritt 354 negativ ist, setzt die ECU 40 die gegenwärtige Routine vorübergehend aus.
Falls die Bestimmung bei dem Schritt 344 positiv ist, wenn nämlich die Zähne 70 des Erfassungssegmentes S1 gerade die Fühlerelemente 55, 56 passiert haben, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 360.
Bei dem Schritt 360 bestimmt die ECU 40, ob der Nockenniveauwert CL 2 beträgt. Falls die Bestimmung positiv ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 362, und sie legt den Kurbelzählwert CRC auf 23 fest. Falls die Bestimmung bei dem Schritt 360 negativ ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 361, und sie legt den Wert CRC auf 11 fest.
Nach dem Ausführen des Schrittes 361 oder des Schrittes 362 schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 364, und sie setzt den Hochniveauzählwert HC auf 0 zurück. Danach legt die ECU 40 den 10°-CA-Signalzählwert C10 auf 0 fest, und sie setzt die gegenwärtige Routine vorübergehend aus.
Die Schritte 360 bis 366 sind so gestaltet, dass sie den Kurbelzählwert CRC korrigieren, und sie werden jedes Mal dann ausgeführt, wenn sich die Kurbelwelle 15 um eine Umdrehung dreht. Und zwar auch wenn das regelmäßige Winkelsignal T1 ungeachtet des Passierens der Zähne 70 aufgrund einer Störgröße hoch ist und der Wert CRC von dem korrekten Wert abweicht, korrigieren die Schritte 360 bis 366 den Wert CRC während einer Umdrehung der Kurbelwelle 15.
Die Nockenwinkelerfassungsroutine wird nun unter Bezugnahme auf die 14 beschrieben. Bei einem Schritt 510 bestimmt die ECU 40, ob ein Puls bei dem Langzahnsignal T4 auftritt. Falls die Bestimmung positiv ist, dann legt die ECU 40 den Nockenniveauwert CL auf 2 fest. Falls die Bestimmung bei dem Schritt 510 negativ ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 511, und sie legt den Wert CL auf 1 fest.
Nach dem Ausführen des Schrittes 511 oder des Schrittes 512 schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 514, und sie bestimmt, ob der Nockenniveauwert CLold bei der vorherigen Routine kleiner als 50 ist. Falls die Bestimmung negativ ist, wenn nämlich der Nockenniveauwert CLold noch der Anfangswert von 100 ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 515. Bei dem Schritt 515 ersetzt die ECU 40 den gegenwärtigen Nockenniveauwert CL als den Nockenniveauwert CLold der vorherigen Routine, und sie setzt die gegenwärtige Routine vorübergehend aus.
Falls die Bestimmung bei dem Schritt 510 positiv ist, dann bestimmt die ECU 40, dass das regelmäßige Winkelsignal T2 zumindest zweimal hoch war, da der Zündschalter zu der EIN-Position geschaltet wurde. Die ECU 40 schreitet dann zu einem Schritt 516. Wenn der erste Puls bei dem regelmäßigen Winkelsignal T2 auftritt, dann wird der Kurbelniveauwert CL auf 1 oder auf 2 bei dieser Routine festgelegt. Wenn der zweite Puls bei dem Signal T2 auftritt, dann wird der Kurbelniveauwert CL (1 oder 2), der dann festgelegt wird, wenn das Signal T2 anfangs hoch war, als der vorherige Kurbelniveauwert CLold verwendet. Der Schritt 516 und die nachfolgenden Schritte werden ausgeführt, nachdem das regelmäßige Winkelsignal T2 zumindest zweimal hoch war, um zu bestimmen, ob der Nockenniveauwert CL der gegenwärtigen Routine anders als der Wert CL bei dem Schritt 516 bei der vorherigen Routine ist.
Insbesondere bestimmt die ECU 50, ob die Differenz zwischen dem vorherigen Nockenniveauwert CLold und dem gegenwärtigen Nockenniveauwert CL bei dem Schritt 516 0 beträgt. Falls die Bestimmung negativ ist, dann bestimmt die ECU 40, dass der gegenwärtige Nockenniveauwert CL anders ist als bei der vorherigen Routine, und sie schreitet zu einem Schritt 530. Die Bestimmung bei dem Schritt 516 ist negativ, wenn der kurze Zahn 71S bei einer Position P3 des Nockenrotors 60a die Fühlerelemente 61, 62 passiert, oder wenn der lange Zahn 71L an einer Position P4 die Fühlerelemente 61, 62 passiert. Wenn nämlich unterschiedliche Arten von Zähne 71L und 71S nacheinander die Fühlerelemente 61, 62 passieren, oder jedes Mal, wenn sich der Nockenrotor 60a um eine halbe Umdrehung dreht, ist die Bestimmung bei dem Schritt 516 negativ.
Bei einem Schritt 530 subtrahiert die ECU 40 den gegenwärtigen Nockenniveauwert CL von dem vorherigen Nockenniveauwert CLold, und sie bestimmt, ob das Ergebnis größer als 0 ist. Falls die Bestimmung positiv ist, wenn nämlich der Nockenniveauwert CL von 2 auf 1 geändert wurde, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 532. Bei dem Schritt 532 legt die ECU 40 den Nockenzählwert CAC auf 4 fest.
Falls die Bestimmung bei dem Schritt 530 negativ ist, oder falls sich der Nockenniveauwert CL von 1 auf 2 geändert hat, dann legt die ECU 40 den Wert CAC bei einem Schritt 531 auf 16 fest.
Der Nockenzählwert CAC wird jedes Mal dann um 3 inkrementiert, wenn sich die Kurbelwelle 15 um 90° dreht, und wenn das regelmäßige Winkelsignal T2 hoch ist. Der Wert CAC entspricht dem Nockenwinkel. Wie dies vorstehend beschrieben ist, hat die Kraftmaschine 10 den VVT 30, der die Einlassnockenwelle 20 dreht. Daher gibt es keine Eins-zu-eins-Entsprechung zwischen dem Nockenwinkel und dem Kurbelwinkel (dem Kurbelzählwert CRC). Somit erfasst die Kurbelwinkelerfassungsvorrichtung von diesem Ausführungsbeispiel direkt den Drehwinkel der Einlassnockenwelle 20, um den Nockenwinkel (den Nockenzählwert CAC) zu erfassen. Wenn der Kurbelwinkel (der Nockenzählwert CAC) aufgrund einer Fehlfunktion des Kurbelpositionssensors 54 nicht erfasst werden kann, dann wird der Nockenzählwert CAC als ein Ersatz für den Kurbelzählwert CRC verwendet.
Falls die Bestimmung bei dem Schritt 516 positiv ist, dann bestimmt die ECU 40, dass der gegenwärtige Nockenniveauwert CL gleich wie bei der vorherigen Routine ist, und sie schreitet zu einem Schritt 518.
Bei dem Schritt 518 inkrementiert die ECU 40 den Nockenzählwert CAC um 3. Bei einem Schritt 520 bestimmt die ECU 40, ob der Nockenzählwert CAC 25 beträgt. Falls die Bestimmung positiv ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 522, und sie legt den Nockenzähler CAC auf 1 fest.
Falls die Bestimmung bei dem Schritt 520 negativ ist, oder nach dem Ausführen der Schritte 532, 531 oder 542 schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 524.
Bei dem Schritt 524 ersetzt die ECU 40 den gegenwärtigen Nockenniveauwert CL als den vorherigen Nockenniveauwert CLold, und sie setzt die gegenwärtige Routine vorübergehend aus.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, werden bei der Kurbelwinkelerfassungsroutine und der Nockenwinkelerfassungsroutine der Kurbelzählwert CRC, der dem Kurbelwinkel entspricht, und der Nockenzählwert CAC berechnet, der dem Nockenwinkel entspricht. Die ECU 40 führt die Zündzeitgebungssteuerung, die Kraftstoffeinspritzsteuerung und die Ventilzeitgebungssteuerung auf der Grundlage des Kurbelzählwertes CRC und des Nockenzählwertes CAC aus.
Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Kurbelrotor 54a vier Erfassungssegmente S1 bis S4, die jeweils eine unterschiedliche Kombination der Zähne 70 aufweisen. Der Kurbelzählwert CRC wird auf der Grundlage des Hochniveauzählwertes HC und des Nockenniveauwertes CL oder auf der Grundlage der Kombination der Zahnarten der Erfassungssegmente S1 bis S4 bestimmt, die die Fühlerelemente 55, 56 des Kurbelpositionssensors 54 passieren.
Der Kurbelrotor 54a hat vier Erfassungssegmente S1 bis S4, die um 90° voneinander beabstandet sind. Daher wird der Kurbelzählwert CRC während einer Umdrehung der Kurbelwelle 15 viermal bestimmt. Die Zylindererfassung wird nämlich viermal durchgeführt. Wenn zum Beispiel die Kraftmaschine 10 bei dem Zeitpunkt t1 in der 9 gestartet wird, dann wird die Zylinderunterscheidung bei dem Zeitpunkt t3 durchgeführt, bei dem alle Zähne 70 des zweiten Erfassungssegmentes S4 die Fühlerelemente 55, 56 passiert haben. Falls die Kraftmaschine 10 bei einem Zeitpunkt t2 gestartet wird, bei dem einige der Zähne 70 des Erfassungssegmentes S2 bereits die Fühlerelemente 55, 56 passiert haben, dann wird der Kurbelwinkel bei dem Zeitpunkt t4 bestimmt, bei dem die Zähne 70 des dritten Erfassungssegmentes S3 die Fühlerelemente 55, 56 passiert haben.
Daher wird die Zylinderunterscheidung zwangsweise durchgeführt, während sich die Kurbelwelle 15 um zumindest 120° dreht. Infolge dessen werden die Zündzeitgebungssteuerung und andere Steuerungen, die gemäß den Hüben der Kolben 13 durchgeführt werden, sofort nach dem Start der Kraftmaschine 10 gestartet. Dies verbessert das Startvermögen der Kraftmaschine 10.
Bei diesem Ausführungsbeispiel hat jedes der Erfassungssegmente S1 bis S4 vier Zähne 70 (die beiden langen Zähne 70L an den Enden und die anderen beiden Zähne 70 dazwischen), und der Kurbelwinkel wird auf der Grundlage der Kombination der Zähne 70 bei den Erfassungssegmenten S1 bis S4 erfasst. Alternativ kann die Anzahl der Zähne 70 zwischen den Endzähnen 70L von jedem Erfassungssegment S1 bis S4 verändert werden. In diesem Fall kann der Kurbelwinkel auf der Grundlage der Anzahl der Zähne 70 zwischen den Endzähnen 70L von jedem Fühlerelement S1 bis S4 erfasst werden. Jedoch sind bei dieser Änderung die Zähne 70 nicht in gleichen Winkelintervallen angeordnet. Somit dienen bei dieser Änderung die Zähne 70 zwischen den Endzähnen 70L ausschließlich zum Unterscheiden der Erfassungssegmente S1 bis S4.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 14 wird der Kurbelwinkel auf der Grundlage der Kombination der langen und kurzen Zähne 70 in den Erfassungssegmenten S1 bis S4 erfasst. Daher sind alle Zähne 70 in gleichen Winkelintervallen voneinander beabstandet, und jeder Zahn 70 wird zum Erzeugen des regelmäßigen Winkelsignals T1 verwendet. Somit erzeugt das Ausführungsbeispiel der 1 bis 14 eine größere Anzahl an Pulsen bei dem regelmäßigen Winkelsignal T1 pro Umdrehung der Kurbelwelle 15 verglichen mit jenem Fall, wenn der Kurbelwinkel auf der Grundlage der Anzahl der Zähne bei den Erfassungssegmenten S1 bis S4 erfasst wird. Infolge dessen wird der Abgabezyklus des Signals T1 verkürzt. Dies verbessert die Genauigkeit der Kurbelwinkelerfassung. Infolge dessen sind die Genauigkeit der Zündzeitgebungssteuerung und andere Steuerungen verbessert.
Des weiteren wird bei dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 14 die Ventilzeitgebung der Einlassventile 23 durch den VVT 30 am stärksten verzögert, wenn die Kraftmaschine 10 gestartet wird. Ein Puls tritt bei dem regelmäßigen Winkelsignal T2 des Nockenrotors 60a innerhalb des Zeitraumes des Pulsbereiches bei dem regelmäßigen Winkelsignal T1 auf, der den Zähnen 70 bei einem der Erfassungssegmente S1 bis S4 entspricht. Wie dies in der 9(e) gezeigt ist, wird eine Zylinderunterscheidung bis zu dem Zeitpunkt t4 nicht durchgeführt, auch wenn die Kraftmaschine 10 bei dem Zeitpunkt t1 gestartet wird, falls kein Puls bei dem Signal T2 innerhalb der Zeitspanne des T1-Pulses entsprechend den Erfassungssegmenten S1 bis S4 auftritt. Und zwar wird anders als bei dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 14 die Zylinderunterscheidung nicht bei dem Zeitpunkt t3 beendet. Dies ist dadurch begründet, dass kein Puls bei dem regelmäßigen Winkelsignal T2 während der Periode von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t3 auftritt, und der Nockenniveauwert CL kann somit während der Periode nicht bestimmt werden.
Jedoch wird bei dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 14 der Nockenniveauwert CL bestimmt, wenn die Zähne 70 des jeweiligen Erfassungssegmentes S1 bis S4 das Fühlerelement 55, 56 passiert haben. Bei der Bestimmung des Wertes CL wird der Kurbelzählwert CRC bestimmt. Infolge dessen wird der Kurbelwinkel schnell bestimmt.
Die Fühlerelemente 55, 56 des Kurbelpositionssensors 54 sind zum Erfüllen der Ungleichung (1) angeordnet. Daher ändert sich das Niveau des differenzierten Signals B1 bei dem Zeitpunkt eines Pulses bei dem regelmäßigen Winkelsignal T1 in Abhängigkeit von der Länge des jeweiligen Zahnes 70. Infolge dessen wird die Länge des jeweiligen Zahnes 70 in einfacher Weise und zwangsläufig auf der Grundlage des Niveaus des differenzierten Signals B1 bei beliebiger Drehzahl der Kurbelwelle 15 erfasst.
Dies verbessert die Genauigkeit der Kurbelwinkelerfassung.
Die Fühlerelemente 61, 62 des Nockenpositionssensors 60 sind zum Erfüllen der Ungleichung (2) angeordnet. Daher ändert sich das Niveau des Signals A4 während eines Pulses bei dem regelmäßigen Winkelsignal T2 in Abhängigkeit von der Länge des jeweiligen Zahnes 71. Infolge dessen wird die Länge des jeweiligen Zahnes 71 in einfacher Weise und zwangsläufig auf der Grundlage des Niveaus des Signals A4 bei beliebiger Drehzahl der Nockenwelle 20 wie im Falle des Kurbelpositionssensors 54 erfasst.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 15 bis 18 beschrieben. Die Unterschiede von dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 14 werden hauptsächlich nachfolgend beschrieben.
Um eine doppelte Beschreibung zu vermeiden, werden die gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen für jene Bauteile vorgesehen, die gleich den entsprechenden Bauteilen des Ausführungsbeispieles der 1 bis 14 sind.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 15 bis 18 wird die Kurbelwinkelerfassung (Berechnung des Kurbelzählwertes CRC) fortgesetzt, bis eine Drehung der Kurbelwelle 15 vollständig gestoppt ist, nachdem der Zündschalter zu der AUS-Position bewegt wurde. Der Kurbelzählwert CRC, der schließlich erhalten wird, wird in dem Sicherungs-RAM 44 als ein anfänglicher Kurbelzählwert CRC gespeichert, wenn die Kraftmaschine 10 erneut gestartet wird.
Wenn der Zündschalter zu der AUS-Position gedreht wird und die Einspritzvorrichtung 53 und die Zündkerze 50 das Zünden des Luft/Kraftstoff-Gemisches stoppen, dann verringert sich die Drehzahl der Kurbelwelle 15, bis die Kurbelwelle 15 stoppt. Die Drehrichtung der Kurbelwelle 15 kann unmittelbar vor dem vollständigen Stoppen umgekehrt werden. Die Kurbelwinkelerfassungsvorrichtung der 15 bis 18 erfasst das Umkehren der Kurbelwellendrehung und stellt den Kurbelzählwert CRC entsprechend ein.
Der Abstand 21 zwischen den Fühlerelementen 55, 56 entlang der Drehrichtung R1 des Kurbelrotors 54a (siehe 2), die Länge X1 des jeweiligen kurzen Zahnes 70S und die Länge Y1 des jeweiligen langen Zahnes 70L erfüllen die folgende Ungleichung (3). X1/2 < Z1 < Y1/2 (3)
Die 15(b) zeigt die Änderungen der Signale A1, A2, die von den Fühlerelementen 55, 56 abgegeben werden, wenn sich der Kurbelrotor 54a dreht. Die durchgezogene Linie zeigt die Änderungen des Signals A1, das von dem ersten Fühlerelement 55 abgegeben wird, und die gestrichelte Linie zeigt die Änderungen des Signals A2, das von dem zweiten Fühlerelement 56 abgegeben wird. Die 15(a) zeigt die Form des Kurbelrotors 54a entsprechend dem Signal A1.
Wie dies in den 15(a) und 15(b) gezeigt ist, ist das Signal A1 eine Dreieckswelle mit einem Maximalwert Vmax und einem Minimalwert Vmin. Insbesondere hat das Signal A1 den Maximalwert Vmax, wenn das erste Fühlerelement 55 der voreilenden Kante des jeweiligen kurzen Zahnes 70S oder des jeweiligen langen Zahnes 70L zugewandt ist, und es hat den Minimalwert Vmin, wenn das Fühlerelement 55 der nacheilenden Kante des jeweiligen Zahnes 70S oder des jeweiligen Zahnes 70L zugewandt ist. Das Signal A2 ist eine Dreieckswelle, die die gleiche Form wie das Signal A1 aufweist, und sie hat eine vorbestimmte Phasenverschiebung hinsichtlich des Signals A1. Da die Fühlerelemente 55, 56 die Ungleichung (3) erfüllen, hängt die Wellenform der Signale A1, A2 davon ab, ob ein kurzer Zahn 70S oder ein langer Zahn 70L das Fühlerelement 55, 56 passiert.
Wenn die nacheilende Kante eines kurzen Zahnes 70S nahe dem ersten Fühlerelement 55 ist und das Signal A1 den Minimalwert Vmin aufweist (bei Zeitpunkten t1, t2), dann ist das Signal A2 von dem zweiten Fühlerelement 56 größer als ein vorbestimmter Referenzwert V1. Wenn im Gegensatz dazu die nacheilende Kante des langen Zahnes 70L nahe dem ersten Fühlerelement 55 ist und das Signal A2 den Minimalwert Vmin aufweist (bei einem Zeitpunkt t3), dann ist das Signal A2 kleiner als der Referenzwert V1. Der Referenzwert V1 wird durch eine Gleichung (4) definiert. V1 = (Vmax + Vmin)/2 (4)
Wie dies vorstehend beschrieben ist, ändert sich der Zustand der Signale A1, A2 gemäß der Länge des passierenden Zahnes 70. Dies wird zum Bestimmen dessen verwendet, ob ein kurzer Zahn 70S oder ein langer Zahn 70L die Fühlerelemente 55, 56 passiert.
Der Signalprozessor 48 versorgt die Eingabeschaltung 46 mit dem regelmäßigen Winkelsignal T1 und dem Langzahnsignal T3. Der Prozessor 48 verarbeitet außerdem die Signale A1, A2 zum Erzeugen eines differenzierten Signals B1. Der Prozessor 48 gibt das regelmäßige Winkelsignal T1 in der gleichen Art und Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 14 ab.
Der Prozessor 48 erzeugt ein Vergleichssignal C1, das sich gemäß dem Niveau des Signals A2 ändert. Wie dies in der 15(c) gezeigt ist, ist das Vergleichssignal C1 hoch, wenn das Signal A2 größer ist als der Referenzwert V1, und es ist niedrig, wenn das Signal A2 kleiner als der Referenzwert V1 ist. Der Prozessor 48 erzeugt einen Puls bei dem Langzahnsignal T3, was in der 15(e) gezeigt ist, falls das Vergleichssignal C1 niedrig ist, wenn das regelmäßige Winkelsignal T1 hoch ist. Somit tritt ein Puls bei dem Langzahnsignal T3 nur dann auf, wenn die nacheilende Kante des langen Zahnes 70L das erste Fühlerelement 55 passiert.
Der Signalprozessor 48 differenziert das Signal A2, um ein differenziertes Signal B1 zu erzeugen, und er sendet das Signal B1 zu der Eingabeschaltung 46. Anders als bei dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 14 ist das differenzierte Signal B1 hoch, wenn sich das Signal A2 erhöht, und es ist niedrig, wenn sich das Signal A2 verringert.
Da die Anordnung der Fühlerelemente 55, 56 die Ungleichung (3) erfüllt, ändert sich das Niveau des differenzierten Signals B1, wenn ein Puls bei dem regelmäßigen Winkelsignal T1 auftritt, und zwar gemäß der Drehrichtung der Kurbelwelle 15. Wenn nämlich die Kurbelwelle 15 in der normalen Richtung gedreht wird, oder wenn der Kurbelrotor 54a in der Richtung R1 gedreht wird, wie dies in der 2 gezeigt ist, dann ist das differenzierte Signal B1 niedrig, wenn ein Puls bei dem regelmäßigen Winkelsignal T1 auftritt (die Zeitpunkte t1, t2 und t3). Wenn sich im Gegensatz dazu die Kurbelwelle 15 in der umgekehrten Richtung dreht, dann ist das differenzierte Signal B1 hoch, wie dies in der 16(c) gezeigt ist, wenn ein Puls bei dem regelmäßigen Winkelsignal T1 auftritt (die Zeitpunkte t4, t5 und t6). Wie dies vorstehend beschrieben ist, ändert sich das Niveau des differenzierten Signals B1, wenn das regelmäßige Winkelsignal T1 hoch ist, und zwar gemäß der Drehrichtung der Kurbelwelle 15. Dementsprechend wird die Drehrichtung der Kurbelwelle 15 erfasst.
Eine durch die ECU 40 ausgeführte Hauptroutine wird nun unter Bezugnahme auf die Flusskarte der 17 beschrieben. Die Hauptroutine wird dann gestartet, wenn der Zündschalter (nicht gezeigt) zu der EIN-Position bewegt wird, und sie wird für eine vorbestimmte Zeitperiode fortgesetzt, nachdem der Zündschalter zu der AUS-Position bewegt wurde. Die vorbestimmte Periode ist ausreichend länger als jene Zeit, die zum Stoppen der Kurbelwelle 15 erforderlich ist.
Eine Beschreibung der Schritte mit der gleichen Bezugszahl wie in der Flusskarte der 10 wird vermieden, um eine doppelte Beschreibung zu vermeiden.
Nach dem Ausführen des Schrittes 100 schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 150. Bei dem Schritt 150 bestimmt die ECU 40, ob der Zündschalter zu der AUS-Position bewegt wurde, und zwar auf der Grundlage eines von dem Zündschalter abgegebenen Schaltsignals. Falls die Bestimmung negativ ist, dann führt die ECU 40 die Schritte 200 bis 500 aus.
Falls die Bestimmung bei dem Schritt 150 positiv ist, falls nämlich der Zündschalter zu der AUS-Position bewegt wurde, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 600. Bei dem Schritt 600 bestimmt die ECU 40, ob ein Puls bei dem regelmäßigen Winkelsignal T1 aufgetreten ist. Falls die Bestimmung positiv ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 700 und führt eine Kurbelwinkelerfassungsroutine durch (18), die sich von der Kurbelwinkelerfassungsroutine gemäß der 10 unterscheidet. Daher wird diese Routine als ein Interrupt jeweils bei 10° der Drehung der Kurbelwelle 15 wiederholt ausgeführt.
Falls die Bestimmung bei dem Schritt 600 negativ ist oder nach dem Ausführen des Schrittes 700 schreitet die ECU 40 zurück zu dem Schritt 150.
Eine Kurbelwinkelerfassungsroutine bei dem Schritt 700 wird nun unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm der 18 beschrieben. Bei einem Schritt 710 bestimmt die ECU 40, ob das differenzierte Signal B1 hoch ist. Falls die Bestimmung negativ ist, dann bestimmt die ECU 40, dass sich die Kurbelwelle 15 in der normalen Richtung dreht, und sie führt Schritte 721 bis 726 aus, die für die normale Drehung der Kurbelwelle 15 bestimmt sind.
Bei einem Schritt 721 inkrementiert die ECU 40 den 10°-CA-Signalzählwert C10 um 1. Bei einem nachfolgenden Schritt 722 bestimmt die ECU 40, ob der Zählwert C10 3 beträgt. Falls die Bestimmung positiv ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 723. Bei dem Schritt 723 legt die ECU 40 den Zählwert C10 auf 0 fest, und sie schreitet zu einem Schritt 724. Bei dem Schritt 724 inkrementiert die ECU 40 den Kurbelzählwert CRC um 1.
Des weiteren bestimmt die ECU 40 bei einem Schritt 725, ob der Kurbelzählwert CRC 24 beträgt. Falls die Bestimmung positiv ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 726 und legt den Kurbelzählwert CRC auf 0 fest.
Falls die Bestimmung bei dem Schritt 710 andererseits positiv ist, dann dreht sich die Kurbelwelle 15 in der umgekehrten Richtung. Die ECU 40 führt dann Schritte 711 bis 716 auf, die für die Rückwärtsdrehung der Kurbelwelle 15 bestimmt sind.
Bei einem Schritt 711 dekrementiert die ECU 40 den Zählwert C10 um 1. Bei einem nachfolgenden Schritt 712 bestimmt die ECU 40, ob der Zählwert C10 –1 beträgt. Falls die Bestimmung positiv ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 713. Bei dem Schritt 713 legt die ECU 40 den Zählwert C10 auf 2 fest, und sie schreitet zu einem Schritt 714. Bei dem Schritt 714 dekrementiert die ECU 40 den Kurbelzählwert CRC um 1.
Des weiteren bestimmt die ECU 40 bei einem Schritt 715, ob der Kurbelzählwert CRC –1 beträgt. Falls die Bestimmung positiv ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 716, und sie legt den Kurbelzählwert CRC auf 23 fest.
Falls die Bestimmung bei einem der Schritte 712, 715, 722 oder 725 negativ ist, oder nach Ausführen der Schritte 716, 726 schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 730.
Bei dem Schritt 730 überschreibt die ECU 40 den Anfangswert des Kurbelzählwertes CRC, der in dem Sicherungs-RAM 44 gespeichert ist, mit dem gegenwärtigen Kurbelzählwert CRC, und sie setzt die gegenwärtige Routine vorübergehend aus. Wenn die Kraftmaschine 10 erneut gestartet wird, dann wird daher der Kurbelzählwert CRC durch den überschriebenen Anfangswert initialisiert.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, setzt die ECU 40 die Berechnung des Kurbelzählwertes CRC fort, bis die Kurbelwelle 15 komplett gestoppt ist und deren Anfangswert des Kurbelzählwertes CRC durch den gegenwärtigen Kurbelzählwert CRC überschrieben ist.
Ist die Zylinderunterscheidung einmal durchgeführt worden, dann wird die Kraftmaschine 10 daher mit dem bestimmten Kurbelwinkel (Kurbelzählwert CRC) gestartet. Wenn nämlich der Zündschalter zu der EIN-Position bewegt ist, dann wurde der Kurbelzählwert CRC bereits bestimmt. In Folge dessen ist das Startvermögen der Kraftmaschine 10 verbessert.
Die Fühlerelemente 55, 56 des Kurbelpositionssensors 54 sind zum Erfüllen der Ungleichung (3) angeordnet. Daher ändert sich das Niveau des Vergleichsignals C1 während der Abgabe des regelmäßigen Winkelsignals T1 in Abhängigkeit von der Länge des passierenden Zahns 70. In Folge dessen wird die Länge des passierenden Zahns 70 in einfacher Weise und zwangsläufig bei jeder beliebigen Drehzahl der Kurbelwelle 15 erfasst. Dies verbessert die Genauigkeit der Kurbelwinkelerfassung.
Des weiteren bewirkt die Anordnung der Fühlerelemente 55, 56 eine Änderung des Niveaus des differenzierten Signals B1, wenn ein Puls bei dem regelmäßigen Winkelsignal T1 auftritt, und zwar auf der Grundlage der Drehrichtung der Kurbelwelle 15. Wenn sich die Kurbelwelle 15 in der Rückwärtsrichtung dreht, wenn die Kraftmaschine 10 gestoppt wird, dann wird daher die Rückwärtsdrehung der Kurbelwelle 15 erfasst, was eine genaue Berechnung des Kurbelzählwertes CRC durch die ECU 40 ermöglicht. In Folge dessen wird der Kurbelwinkel zuverlässig erfasst.
Ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 19 bis 21 beschrieben. Die Unterschiede von dem Ausführungsbeispiel der 15 bis 18 werden hauptsächlich nachfolgend beschrieben, und der gleiche Aufbau, der gleiche Prozess, der gleiche Betrieb und die gleichen Vorteile wie bei dem Ausführungsbeispiel der 15 bis 18 werden weggelassen.
Bei den Ausführungsbeispielen der 1 bis 18 sind die nacheilenden Kanten der Zähne 70 an dem Kurbelrotor 54a in gleichen Winkelintervallen voneinander beabstandet. Bei dem Ausführungsbeispiel der 19 bis 21 sind die Mitten der Zähne 70 in gleichen Winkelintervallen (10°) voneinander beabstandet. Wie bei dem Ausführungsbeispiel der 15 bis 18 sind die Fühlerelemente 55, 56 des Kurbelpositionssensors 54 in der Nähe des Kurbelrotors 54a so angeordnet, dass die Ungleichung (3) erfüllt ist.
Der Signalprozessor 48 verarbeitet die Signale A1 bis A4 von den Fühlerelementen 55, 56, 61, 62, um ein regelmäßiges Winkelsignal T1, ein Langzahnsignal T3 und ein differenziertes Signal B2 zusätzlich zu dem regelmäßigen Winkelsignal T2 und dem Langzahnsignal T4 zu erzeugen. Der Prozessor 48 sendet die Signale T1 bis T4 und B2 zu der Eingabeschaltung 46.
Die 20(b) zeigt Änderungen der Signale A1, A2, die von den Fühlerelementen 55, 56 abgegeben werden, wenn sich der Kurbelrotor 54a dreht. Die 20(a) zeigt die Form des Kurbelrotors 54a entsprechend der Abgabe des Signals A1.
Wie bei dem Ausführungsbeispiel der 15 bis 18 erzeugt der Signalprozessor 48 das Vergleichssignal C1, wie dies in der 20(c) gezeigt ist. Der Signalprozessor 48 erzeugt einen Impuls bei dem regelmäßigen Winkelsignal T1, wenn das Signal A1 gleich einem Referenzwert V1 ((Vmax + Vmin)/2) ist und das Vergleichssignal C1 hoch ist. Daher tritt ein Puls bei dem regelmäßigen Winkelsignal T1 jedes Mal dann auf, wenn sich die Kurbelwelle 15 um 10° dreht und die Mitte des jeweiligen Zahnes 70 das erste Fühlerelement 55 passiert.
Der Signalprozessor 48 differenziert das Signal A2, um ein differenziertes Signal B1 zu erzeugen. Anders als bei dem Ausführungsbeispiel der 15 bis 18 ist das Signal B1 niedrig, wenn sich das Signal A2 erhöht, und es ist hoch, wenn sich das Signal A2 verringert.
Da die Fühlerelemente 55, 56 so angeordnet sind, dass die Ungleichung (3) erfüllen, ändert sich das Niveau des differenzierten Signals B1, wenn ein Puls bei dem regelmäßigen Winkelsignal T1 auftritt, und zwar gemäß der Länge des passierenden Zahnes 70. Das Niveau des Signales B1 ist nämlich niedrig, wenn ein Puls bei dem regelmäßigen Winkelsignal T1 auftritt, die Zeitpunkte (T1, T2, T3) und wenn der passierende Zahn 70 ein kurzer Zahn 70S ist, und es ist hoch, wenn der passierende Zahn ein langer Zahn 70L ist. Der Signalprozessor 48 erzeugt einen Puls bei dem Langzahnsignal T3, wie dies in der 20(f) gezeigt ist, falls das reguläre Winkelsignal T1 hoch ist, wenn das Signal B1 hoch ist. Somit tritt ein Puls bei dem Langzahnsignal T3 auf, wenn die Mitte des jeweiligen langen Zahnes 70L das erste Fühlerelement 50 passiert.
Des weiteren differenziert der Signalprozessor 48 das Signal A1, um ein differenziertes Signal B2 zu erzeugen, wie dies in der 20(g) gezeigt ist. Der Prozessor 48 sendet das Signal B2 zu der Eingabeschaltung 46. Das Signal B2 ist hoch, wenn sich das Signal A1 erhöht, und es ist niedrig, wenn sich das Signal A1 verringert.
Da die Fühlerelemente 55, 56 so angeordnet sind, dass die Ungleichung (3) erfüllt ist, ändert sich das Niveau des differenzierten Signals B2, wenn ein Puls bei dem regelmäßigen Winkelsignal T1 auftritt, und zwar gemäß der Drehrichtung der Kurbelwelle 15. Wenn sich nämlich die Kurbelwelle 15 in der normalen Richtung dreht, dann ist das differenzierte Signal B2 immer niedrig, wenn das regelmäßige Winkelsignal T1 hoch ist (die Zeitpunkte T1, T2, T3).
Wenn im Gegensatz dazu die Kurbelwelle 15 in der Rückwärtsrichtung gedreht wird, dann ist das differenzierte Signal B2 hoch, wie dies in der 21(d) gezeigt ist, wenn das regelmäßige Winkelsignal T1 hoch ist (die Zeitpunkte T4, T5, T6 und T7). Wie dies vorstehend beschrieben ist, ändert sich das Niveau des differenzierten Signals B2, wenn ein Puls bei dem regelmäßigen Winkelsignal T1 auftritt, und zwar gemäß der Drehrichtung der Kurbelwelle 15. Dementsprechend wird die Drehrichtung der Kurbelwelle 15 erfasst.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 19 bis 21 werden der Kurbelwinkel und der Nockenwinkel im Wesentlichen in der gleichen Art und Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel der 15 bis 18 erfasst. Die ECU 40 führt nämlich die Hauptroutine, die Nockenwinkelerfassungsroutine und die Kurbelwinkelerfassungsroutine auf der Grundlage der regelmäßigen Winkelsignale T1, T2, der Langzahnsignale T3, T4 und des differenzierten Signals B2 aus, und sie berechnet den Kurbelwinkelzählwert CRC und den Nockenzählwert CAC.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 15 bis 18 bestimmt die ECU 40, ob das differenzierte Signal B1 bei einem Schritt 710 der Kurbelwinkelerfassungsroutine hoch ist. Jedoch bestimmt die ECU 40 bei dem Schritt 710 des Ausführungsbeispiels der 19 bis 21, ob das differenzierte Signal B2 bei dem Schritt 710 hoch ist.
Ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 22 und 23 beschrieben. Die Unterschiede von dem Ausführungsbeispiel der 15 bis 18 werden nachfolgend hauptsächlich beschrieben. Zusätzlich zu dem regulären Winkelsignal T2 und dem Langzahnsignal T4 erzeugt der Signalprozessor 48 des vierten Ausführungsbeispiels ein regelmäßiges Winkelsignal T1 und ein Unterscheidungssignal D1, indem die Signale A1 bis A4 von den Fühlerelementen 55, 56, 61, 62 verarbeitet werden. Der Prozessor 48 sendet die Signale T1 bis T3, D1 zu der Eingabeschaltung 46.
Die 22(b) zeigt die Änderungen der Signale A1, A2, die von den Fühlerelementen 55, 56 abgegeben werden, wenn sich der Kurbelrotor 54a dreht. Die 22(a) zeigt die Form des Kurbelrotors 54a, die dem Signal A1 von dem ersten Fühlerelement 55 entspricht.
Der Signalprozessor 48 differenziert das Signal A2, um ein differenziertes Signal B1 zu erzeugen. Anders als bei dem Ausführungsbeispiel der 15 bis 18 ist das Signal B1 hoch, wenn sich das Signal A2 verringert, und es ist niedrig, wenn sich das Signal A2 erhöht.
Der Signalprozessor 48 erzeugt ein Vergleichssignal C1, das sich gemäß dem Niveau des Signals A2 ändert. Wie dies in der 22(e) gezeigt ist, ist das Vergleichssignal C2 niedrig, wenn das Signal A2 größer als der Referenzwert V1 ist, und es ist hoch, wenn das Signal A2 gleich dem Referenzwert V1 oder kleiner ist.
Der Signalprozessor 48 erzeugt das Unterscheidungssignal D1, wie dies in der 22(f) gezeigt ist, auf der Grundlage des differenzierten Signals B1 und des Vergleichssignals C1. Das Unterscheidungssignal D1 ist entweder hoch, mittel (M) oder niedrig gemäß dem Niveau der Signale B1, C1. Insbesondere wenn das differenzierte Signal B1 niedrig ist, dann ist das Unterscheidungssignal D1 auf dem mittleren Niveau, ungeachtet des Niveaus des Vergleichssignals C1. Wenn das differenzierte Signal B1 hoch ist und das Vergleichssignal C1 niedrig ist, dann ist das Unterscheidungssignal D1 niedrig. Wenn das differenzierte Signal B1 und das Vergleichssignal C1 hoch sind, dann ist das Unterscheidungssignal D1 hoch.
Da die Fühlerelemente 55, 56 so angeordnet sind, dass die Ungleichung (3) erfüllt ist, ändert sich das Niveau des Unterscheidungssignals D1, wenn das regelmäßige Winkelsignal T1 hoch ist (die Zeitpunkt T1, T2, T3), und zwar gemäß der Länge des passierenden Zahns 70 und mit der Drehrichtung der Kurbelwelle 15. Wenn ein Puls bei dem regulären Winkelsignal T1 auftritt, dann ist das Signal D1 nämlich niedrig, wenn der passierende Zahn 70 ein kurzer Zahn 70S ist (die Zeitpunkte T1, T2). Das Signal D1 ist hoch, wenn der passierende Zahn 70 ein langer Zahn 70L ist (der Zeitpunkt T3).
Wenn sich die Kurbelwelle 15 in der normalen Richtung dreht, wenn das reguläre Winkelsignal T1 hoch ist, dann wird das Niveau des Unterscheidungssignals D1 auf hoch oder niedrig gemäß der Länge des passierenden Zahns 70 festgelegt. Wenn sich die Kurbelwelle 15 im Gegensatz dazu in der Rückwärtsrichtung dreht, dann ist das Unterscheidungssignal D1 immer auf dem mittleren Niveau, wie dies in der 23(e) gezeigt ist, wenn das regelmäßige Winkelsignal T1 hoch ist (die Zeitpunkte T4, T5, T6).
Bei dem Ausführungsbeispiel der 22 und 23 werden der Kurbelwinkel und der Nockenwinkel im Wesentlichen in der gleichen Art und Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel der 15 bis 18 erfasst. Die ECU 40 führt nämlich die Hauptroutine, die Nockenwinkelerfassungsroutine und die Kurbelwinkelerfassungsroutine auf der Grundlage der regelmäßigen Winkelsignale T1, T2, des Langzahnsignals T4 und des Unterscheidungssignals D1 aus, um dadurch den Kurbelzählwert CRC und den Nockenzählwert CAC zu berechnen.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 15 bis 18 bestimmt die ECU 40, ob das Langzahnsignal T3 bei Schritten 314, 322, 328 und 340 abgegeben wird (11 bis 13). Bei den entsprechenden Schritten bei dem Ausführungsbeispiel der 22 und 23 bestimmt die ECU 40 jedoch, ob das Unterscheidungssignal D1 hoch ist. Falls die Bestimmung bei den Schritten 314, 322, 328, 340 positiv ist, dann bestimmt die ECU 40 daher, dass der Zahn 70 der lange Zahn 70L ist, der die Fühlerelemente 55, 56 passiert. Wenn der Zündschalter zu der AUS-Position bewegt wird, dann dreht sich die Kurbelwelle 15 des weiteren in der normalen Richtung, und zwar unmittelbar bevor die Drehung der Kurbelwelle 15 gestoppt wird. Falls die Bestimmung bei den Schritten 314, 322, 328, 340 negativ ist, dann bestimmt die ECU 40 daher, dass der Zahn 70 der kurze Zahn 70S ist, der die Fühlerelemente 55, 56 passiert.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 15 bis 18 bestimmt die ECU 40, ob das differenzierte Signal B1 bei dem Schritt 710 der Kurbelwinkelerfassungsroutine (18) hoch ist. Bei dem Schritt 710 des Ausführungsbeispiels der 22 bis 23 bestimmt die ECU 40 jedoch, ob das Unterscheidungssignal D1 auf dem mittleren Niveau ist.
Ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 24, 25 beschrieben. Die Unterschiede von dem Ausführungsbeispiel der 19 bis 21 werden nachfolgend hauptsächlich beschrieben. Zusätzlich zu dem regelmäßigen Winkelsignal T2 und dem Langzahnsignal T4 erzeugt der Signalprozessor 48 des fünften Ausführungsbeispiels ein regelmäßiges Winkelsignal T1 und ein Unterscheidungssignal D1 durch Verarbeiten der Signale A1 bis A4 von den Fühlerelementen 55, 56, 61, 62. Der Prozessor 48 sendet die Signale T1, T2, T4 und D1 zu der Eingabeschaltung 46. Das regelmäßige Winkelsignal T1 wird dann erzeugt, wenn die Mitte des jeweiligen Zahns 70 die Fühlerelemente 55, 56 passiert.
Die 24(b) zeigt Änderungen der Signale A1, A2, die von den Fühlerelementen 55, 56 abgegeben werden, wenn sich der Kurbelrotor 54a dreht. Die 24(a) zeigt die Form des Kurbelrotors 54(a), die dem Signal A1 entspricht.
Wie bei dem Ausführungsbeispiel der 19 bis 21 erzeugt der Signalprozessor 48 das Vergleichssignal C1 (siehe 24(c)), das differenzierte Signal C1 (siehe 24(e)) und das regelmäßige Winkelsignal T1 (siehe 24(d)). Der Signalprozessor 48 differenziert das Signal A1 zum Erzeugen eines differenzierten Signals B2, wie dies in der 24(f) gezeigt ist. Das Signal B2 ist hoch, wenn sich das Signal A1 verringert, und es ist niedrig, wenn sich das Signal A1 erhöht.
Der Signalprozessor 48 erzeugt ein Unterscheidungssignal D1, wie dies in der 24(g) gezeigt ist, auf der Grundlage der differenzierten Signale B1, B2. Das Unterscheidungssignal D1 ist entweder hoch, mittel (M) oder niedrig gemäß dem Niveau der Signale B1, B2. Insbesondere wenn das differenzierte Signal B2 niedrig ist, dann ist das Unterscheidungssignal D1 auf dem mittleren Niveau ungeachtet des Niveaus des differenzierten Signals D1. Wenn das differenzierte Signal B2 hoch ist und das differenzierte Signal B1 niedrig ist, dann ist das Unterscheidungssignal D1 niedrig. Wenn die differenzierten Signale B1, B2 hoch sind, dann ist das Unterscheidungssignal D1 hoch.
Da die Fühlerelemente 55, 56 so angeordnet sind, dass die Ungleichung (3) erfüllt ist, ändert sich das Niveau des Unterscheidungssignals D1, wenn ein Puls bei dem regelmäßigen Winkelsignal T1 auftritt, und zwar gemäß der Länge des passierenden Zahns 70 und der Drehrichtung der Kurbelwelle 15. Das Signal D1 ist niedrig, wenn ein passierender Zahn 70 ein kurzer Zahn 70S ist (die Zeitpunkte T1, T2, und es ist hoch, wenn der passierende Zahn ein langer Zahn 70L ist.
Wenn sich die Kurbelwelle 15 in der normalen Richtung dreht, dann ist das Niveau des Unterscheidungssignals D1, wenn ein Puls bei dem regelmäßigen Winkelsignal T1 auftritt, entweder hoch oder niedrig gemäß der Länge des Zahns 70. Wenn sich die Kurbelwelle 15 in der Rückwärtsrichtung dreht, dann ist das Unterscheidungssignal B1 immer auf dem mittleren Niveau, wie dies in der 25(f) gezeigt ist. Bei dem Ausführungsbeispiel der 24 und 25 werden der Kurbelwinkel und der Nockenwinkel in der gleichen Art und Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel der 22 und 23 erfasst.
Ein sechstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 26 beschrieben. Die Unterschiede von dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 14 werden nachfolgend hauptsächlich beschrieben. Die Fühlerelemente 55, 56 des Kurbelpositionssensors 54 sind Hallsonden-Sensoren wie die Fühlerelemente 61, 62 des Nockenpositionssensors 60. Die Fühlerelemente 55, 56 erzeugen daher Rechteckwellen A1, A2. Außerdem sind die Fühlerelemente 55, 56 so angeordnet, dass sie die Ungleichung (1) wie bei dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 14 erfüllen.
Wie dies in der 26(b) gezeigt ist, ändert sich das Signal A1 von niedrig auf hoch, wenn die voreilende Kante eines kurzen Zahns 71S oder eines langen Zahns 71L das erste Fühlerelement 55 passiert. Das Signal A1 ändert sich von hoch auf niedrig, wenn die nacheilende Kante des Zahns das erste Fühlerelement 55 passiert. Wie dies in der 26(c) gezeigt ist, ist das Signal A2 von dem zweiten Fühlerelement 62 ebenfalls eine Rechteckwelle mit einer vorbestimmten Phasenverschiebung hinsichtlich des Signals A1.
Zusätzlich zu dem regelmäßigen Winkelsignal T2 und dem Langzahnsignal T4 erzeugt der Signalprozessor 48 einen Puls bei dem regelmäßigen Winkelsignal T1 und dem Langzahnsignal T3, indem er die Signale A1 bis A4 von den Fühlerelementen 55, 56, 61, 62 verarbeitet. Der Prozessor 48 sendet die Signale T1 bis T4 zu der Eingabeschaltung 46.
Der Signalprozessor 48 erzeugt einen Puls bei dem regelmäßigen Winkelsignal T1, wie dies in der 26(d) gezeigt ist, wenn sich das Signal A1 von hoch auf niedrig ändert. Anders gesagt tritt ein Puls bei dem regelmäßigen Winkelsignal T1 auf, wenn sich die Kurbelwelle 15 um 10° dreht und die nacheilende Kante des jeweiligen Zahns 70 das erste Fühlerelement 55 passiert. Des weiteren erzeugt der Signalprozessor 48 einen Puls bei dem Langzahnpulssignal T3, wie dies in der 26(e) gezeigt ist, falls das Signal A2 hoch ist, wenn ein Puls bei dem Signal T1 auftritt (bei dem Zeitpunkt T3).
Da die Fühlerelemente 55, 56 so angeordnet sind, dass die Ungleichung (1) erfüllt ist, hängt das Niveau des Signals A2 davon ab, ob ein kurzer Zahn 70S oder ein langer Zahn 70L die Fühlerelemente 55, 56 passiert, wenn ein Puls bei dem regelmäßigen Winkelsignal T1 auftritt. Falls insbesondere ein Puls bei dem regelmäßigen Winkelsignal T1 auftritt, wenn der kurze Zahn 70S die Fühlerelemente 55, 56 passiert (die Zeitpunkt T1, T2), dann ist das Signal A2 niedrig. Falls ein Puls bei dem regelmäßigen Winkelsignal T1 andererseits dann auftritt, wenn der lange Zahn 70L die Fühlerelemente 55, 56 passiert (der Zeitpunkt T3), dann ist das Signal A2 hoch. Somit tritt ein Puls bei dem Langzahnsignal T3 nur dann auf, wenn die nacheilende Kante des jeweiligen langen Zahnes 70L das erste Fühlerelement 55 passiert.
Die Kurbelwinkelerfassungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der 26 erfasst den Kurbelwinkel und den Nockenwinkel in der gleichen Art und Weise wie das Ausführungsbeispiel der 1 bis 14. Die ECU führt nämlich die Hauptroutine, die Nockenwinkelerfassungsroutine und die Kurbelwinkelerfassungsroutine aus, um dadurch den Kurbelfehlwert CRC und den Nockenfehlwert CAC zu berechnen.
Ein siebtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 27 bis 28(b) beschrieben. Eine Kurbelwinkelerfassungsvorrichtung des siebten Ausführungsbeispiels wird bei einer Achtzylinder-V-Benzinkraftmaschine verwendet. Die Unterschiede von dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 14 werden nachfolgend hauptsächlich beschrieben. Wie dies in der 27 gezeigt ist, hat die V-Kraftmaschine 10 einen Zylinderkopf mit einer linken Bank 10L und einer rechten Bank 10R. Die linke Bank 10L und die rechte Bank 10R haben eine Einlassnockenwelle 20a beziehungsweise eine Einlassnockenwelle 20b. Jede Einlassnockenwelle 20a, 20b ist treibend mit einer Auslassnockenwelle (nicht gezeigt) bei der dazugehörigen Bank 10L, 10R gekoppelt. Die Einlassnockenwellen 20a, 20b haben außerdem Nockenriemenscheiben 93a, 94a an einem entsprechenden Ende. Eine Kurbelriemenscheibe 15a ist an einem Ende der Kurbelwelle 15 befestigt. Die Riemenscheiben 93a, 94a und 15a sind durch einen Steuerriemen 22 miteinander gekoppelt.
Die Einlassnockenwellen 20a, 20b haben VVT's 93 beziehungsweise 94. Die Nockenriemenscheiben 93a, 94a bilden einen Teil der VVT's 93 beziehungsweise 94. Die VVT's 93, 94 ändern die relative Drehung der Nockenwellen 20a, 20b, wodurch die Ventilzeitgebung der Einlassventile (nicht gezeigt) geändert wird, die in den Bänken 10L, 10R gestützt sind.
Die Bänke 10L, 10R haben Nockenpositionssensoren 90 beziehungsweise 91. Der Nockenpositionssensor 90 der linken Bank 10L hat einen Nockenrotor 90a und einen Magnetsensor 90b. Der Nockenrotor 90a ist an der Nockenwelle 20a befestigt und dreht sich einstückig mit der Nockenwelle 20a, und der Sensor 90b ist an dem Zylinderkopf 17 so befestigt, dass er der Fläche des Nockenrotors 90a zugewandt ist. In ähnlicher Weise hat der Nockenpositionssensor 91 der rechten Bank 10R einen Nockenrotor 91a und einen Magnetsensor 91b. Der Nockenrotor 91a ist an dem Nockenrotor 91a so befestigt, dass er sich einstückig mit der Nockenwelle 20b dreht, und der Sensor 91b ist an dem Zylinderkopf 17 so befestigt, dass er der Fläche des Nockenrotors 91a zugewandt ist.
Die 28(a) und 28(b) zeigen die Formen der Nockenrotoren 90a beziehungsweise 91a. Die Rotoren 90a, 91a sind Scheiben aus einem magnetischen Material. Die Nockenrotoren 90a, 91a haben Zähne 92, die entlang ihrer Umfänge ausgebildet sind. Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 14 hat der Nockenrotor 60a 8 Zähne 71, die in gleichen Winkelintervallen voneinander beabstandet sind. Jedes Winkelintervall entspricht 90° einer Drehung der Kurbelwelle 15. Bei dem Ausführungsbeispiel der 27 bis 28(b) hat jeder Nockenrotor 90a, 91a jedoch vier Zähne 92. Wenn sich die Kurbelwelle 15 um 90° dreht, dann passiert einer der Zähne 92, die an den Nockenrotoren 90a, 91a ausgebildet sind, den entsprechenden Sensor 90b, 91b.
Ähnlich wie der Magnetsensor 60b bei dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 14 haben die Magnetsensoren 90b, 91b jeweils ein paar Hallsonden-Fühlerelemente (nicht gezeigt). Die Fühlerelemente der Sensoren 90b, 91b erfüllen die Ungleichung (2). Wenn sich die Kurbelwelle 15 um 90° dreht, dann sendet einer der Sensoren 90 oder 91 ein Signal A3 oder A4 zu dem Signalprozessor 48. Daher erzeugt der Signalprozessor 48 wie bei dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 14 ein Puls bei dem regelmäßigen Winkelsignal T2 und dem Langzahnsignal T4 auf der Grundlage der Signale A3, A4, und er führt die Signale T2, T4 der Eingabeschaltung 46 zu.
Die ECU 40 erfasst den Nockenwinkel oder sie berechnet den Nockenzählwert CAC auf der Grundlage des regelmäßigen Winkelsignals T2 und des Langzahnsignals T4. Die ECU 40 bestimmt außerdem, ob ein Puls bei dem Signal T2 auf den Signal (A3 oder A4) von dem Nockenpositionssensor 90 oder dem Signal (A3 oder A4) von dem Nockenpositionssensor 91 beruht. Wenn ein Puls bei dem regelmäßigen Winkelsignal T2 auf dem Signal A3 oder A4 von dem Nockenpositionssensor 90 beruht, dann steuert die ECU 40 den VVT 93 an der linken Bank 10L auf der Grundlage des Kurbelzählwertes CRC oder des Nockenzählwertes CAC. Wenn ein Puls bei dem regelmäßigen Winkelsignal T2 auf dem Signal A3 oder A4 von dem Nockenpositionssensor 91 beruht, dann steuert die ECU 40 den VVT 94 an der rechten Bank 10R auf der Grundlage des Kurbelzählwertes CRC oder des Nockenzählwertes CAC.
Dementsprechend ändern die VVT's 93, 94 die Ventilzeitgebung des Einlassventils in den Bänken 10L und 10R.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 14 hat ein einziger Nockenrotor 60a alle Zähne 71. Bei dem Ausführungsbeispiel der 27 bis 28(b) sind die Zähne 92 bei den Nockenrotoren 90a, 91a verteilt. Somit ist die Anzahl der Zähne 92 des jeweiligen Nockenrotors 90a, 91a verglichen mit dem Nockenrotor 60a verringert, ohne dass der Zyklus des regelmäßigen Winkelsignals T2 erhöht ist. Die Nockenrotoren 90a, 91a sind daher leicht zu fertigen.
Ein achtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 29 bis 43 beschrieben. Der Unterschied von dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 14 wird nachfolgend hauptsächlich beschrieben. Wie dies in der 29 gezeigt ist, hat ein Kurbelrotor 54a im Wesentlichen rechteckige Referenzzähne 72 und Unterscheidungszähne 73.
Die Referenzzähne 72 sind in gleichen Winkelintervallen (bei diesem Ausführungsbeispiel 30°) voneinander beabstandet, und die Anzahl der Referenzzähne 72 beträgt 12. Die Unterscheidungszähne 72 sind neben vier entsprechenden Referenzzähnen 72 angeordnet. Die vier entsprechenden Referenzzähne sind um 90° voneinander beabstandet. Insbesondere sind ein bis vier Unterscheidungszähne 73 neben einem entsprechenden Referenzzahn 72 ausgebildet und von dem entsprechenden Zahn 72 oder voneinander um einen vorbestimmten Winkel (bei diesem Ausführungsbeispiel 5°) voneinander beabstandet. Somit bilden vier Paare bestehend aus angrenzenden Referenzzähnen 72, zwischen denen ein bis vier Unterscheidungszähne 73 sind, ein erstes bis viertes Zylindererfassungssegment S1 bis S4. Das erste Segment S1 hat zwei Referenzzähne 72 und einen Unterscheidungszahn 73 dazwischen. Das zweite Segment S2 hat zwei Referenzzähne 72 und zwei Unterscheidungszähne 73 dazwischen. Das dritte Segment hat zwei Referenzzähne 72 und drei Unterscheidungszähne 73 dazwischen. Das vierte Segment S4 hat zwei Referenzzähne 72 und vier Unterscheidungszähne 73 dazwischen.
Die 30 zeigt eine abgewickelte Ansicht des vierten Zylindererfassungssegmentes S4 und eines Magnetsensors 54b, der dem Umfang des Rotors 54a zugewandt ist. Der Sensor 54b hat ein erstes Fühlerelement 55 und ein zweites Fühlerelement 56, die Sensoren mit einem Magnetreluktanzelement (MRE) sind. Der erste und der zweite Abschnitt 55, 56 sind entlang der Drehrichtung R1 des Kurbelrotors 54a angeordnet. Der Kurbelrotor 54a, der aus einem magnetischen Material besteht, erzeugt ein magnetisches Feld um seinen Umfang. Die Fühlerelemente 55, 56 erfassen die Richtung des magnetischen Feldes bei den Fühlerelementen 55, 56.
Der Abstand L2 zwischen den Mitten der Fühlerelemente 55 und 56, der Abstand L2 zwischen den Mitten des voreilenden Referenzzahns 72 und dem angrenzenden Unterscheidungszahn 73, der Abstand L3 zwischen der Mitte des jeweilig angrenzenden Paares der Unterscheidungszähne 73 erfüllt die folgende Ungleichung (7). Der Abstand zwischen dem nacheilenden Unterscheidungszahn 73 und dem nacheilenden Referenzzahn 72 ist ebenfalls der Abstand L3. L3/2 < L2 < L1/2 (7)
In der Ungleichung (7) ist der Abstand L1 der Abstand zwischen dem voreilenden Referenzzahn 72 (eines Segmentes) und dem folgenden Unterscheidungszahn 73. Der Abstand L1 des Segmentes 54 ist der kürzeste von den Abständen L1 von allen Segmenten S1 bis S4.
Der Sensor 54b hat außerdem Fühlerelemente 57, 58 zum Korrigieren von Signalen von den Fühlerelementen 55, 56. Die Korrekturelemente 57, 58 sind Sensoren mit einem Magnetreluktanzelement (MRE) mit derselben Abgabecharakteristik wie die Fühlerelemente 55, 56. Ähnlich wie die Fühlerelemente 55, 56 sind die Korrekturelemente 57, 58 entlang der Richtung R1 angeordnet und um den Abstand L2 voneinander beabstandet. Jedes Korrekturelement 57, 58 ist außerdem von dem entsprechenden Fühlerelement 55, 56 um einen vorbestimmten Abstand )L beabstandet.
Der Nockenpositionssensor 60, der sich in der Nähe der Einlassnockenwelle 20 befindet, wird nun beschrieben. Wie bei dem Ausführungsbeispiel in den 1 bis 14 hat der Nockenpositionssensor 60 einen Nockenrotor 60a und einen Magnetsensor 60b. Der Nockenrotor 60a ist eine Scheibe aus einem magnetischen Material und er hat 8 Referenzzähne 80 und vier Unterscheidungszähne 81, die in seinem Umfang ausgebildet sind, wie dies in der 31 gezeigt ist. Die Zähne 80, 81 sind im Wesentlichen rechteckig.
Die Referenzzähne 80 sind in gleichen Winkelintervallen voneinander beabstandet (bei diesem Ausführungsbeispiel 45°). Jeder Unterscheidungszahn 81 befindet sich neben einem von vier aufeinanderfolgenden Referenzzähnen 80. Jeder Unterscheidungszahn 81 befindet sich an der voreilenden Seite des entsprechenden Referenzzahnes 80, und er ist von dem entsprechenden Referenzzahn 80 um einen vorbestimmten Winkel beabstandet (bei diesem Ausführungsbeispiel 15°). Daher hat der Nockenrotor 60a ein erstes 180°-Zylindersegment, das vier Referenzzähne 80 und die vier Unterscheidungszähne 81 aufweist, und ein zweites 180°-Zylindersegment, das die anderen vier Referenzzähne 80 aufweist.
Die 32 zeigt eine abgewickelte Ansicht eines Abschnitts des Nockenrotors 60a und eines Magnetsensors 60b, die der Umfangsfläche des Rotors 60a zugewandt sind. Ähnlich wie der Sensor 54b des Kurbelpositionssensors 54 hat der Sensor 60b ein erstes Fühlerelement 61 und ein zweites Fühlerelement 62, die Sensoren mit Magnetreluktanzelementen (MRE) sind. Das erste und das zweite Element 61, 62 sind entlang der Drehrichtung R2 des Nockenrotors 60a angeordnet. Der Nockenrotor 60a, der aus einem magnetischen Material besteht, erzeugt ein magnetisches Feld um seinen Umfang. Die Fühlerelemente 61, 62 erfassen die Richtung des magnetischen Feldes bei den Fühlerelementen 61, 62.
Der Abstand L5 zwischen den Mitten der Fühlerelemente 61 und 62, der Abstand L4 zwischen der Mitte des voreilenden Referenzzahns 80 und der Mitte des Unterscheidungszahns 81 und der Abstand L6 zwischen der Mitte des Unterscheidungszahns 81 und der Mitte des nacheilenden Referenzzahnes 80 erfüllt die folgende Ungleichung (8). L4/2 < L5 < L6/2 (8)
Der Sensor 60b hat außerdem Fühlerelemente 63, 64 zum Korrigieren von Signalen von den Fühlerelementen 61, 62. Die Korrekturelemente 63, 64 sind Sensoren mit einem Magnetreluktanzelement (MRE) mit denselben Abgabecharakteristika wie die Fühlerelemente 61, 62. Ähnlich wie die Fühlerelemente 61, 62 sind die Korrekturelemente 63, 64 entlang der Richtung R2 angeordnet, und um den Abstand L5 voneinander beabstandet. Jedes Korrekturelement 63, 64 ist außerdem von dem entsprechenden Fühlerelement 61, 62 um einen vorbestimmten Abstand )L radial beabstandet.
Der Kurbelwinkelsensor gemäß dem Ausführungsbeispiel der 29 bis 43 hat den gleichen elektrischen Aufbau, wie dies in der 6 gezeigt ist. Der Signalprozessor 48 ist mit dem Kurbelpositionssensor 54 und dem Nockenpositionssensor 60 verbunden, und er nimmt Signale von den Fühlerelementen 55 bis 58 sowie 61 bis 64 auf. Der Signalprozessor 48 verarbeitet diese Signale, um ein Kurbelreferenzwinkelsignal CRSG1, ein Kurbelunterscheidungssignal CRSG2, ein Nockenreferenzwinkelsignal CASG1 und ein Nockenunterscheidungssignal CASG2 zu erzeugen, und er führt dann die Signale CRSG1, CRSG2, CASG1, CASG2 der Eingabeschaltung 46 zu.
Die von den Fühlerelementen 55 bis 58 abgegebenen Signale und das Kurbelreferenzwinkelsignal CRSG1 und das Kurbelunterscheidungssignal CRSG2 werden nun beschrieben. Unter Bezugnahme auf die 33(a) und 33(b) wird der Betrieb eines magnetischen Reluktanzelementes E1 (Fühlerelemente 5 bis 58) beschrieben. Insbesondere zeigt die 33(c) die Änderungen der Signale, die von dem Element E1 abgegeben werden, wenn sich das Element E1 von links nach rechts entlang der Zwei-Punkt-Strichlinie in der 33(a) nach einem rechteckigen Zahn TE1 (33(b)) bewegt, der einen der Referenzzähne 72 oder des Unterscheidungszahnes 73 darstellt.
In einer Phase (1) befindet sich das Element E1 an der linken Seite des Zahnes T1, und es ist von dem Zahn TE1 ausreichend beabstandet.
In der Phase (1) ist die Richtung des magnetischen Feldes bei dem Element E1, das durch Pfeile gezeigt ist, parallel zu der Mittellinie C des Zahnes TE1. Somit ist das abgegebene Signal von dem Element E1 0, wie dies in der 33(c) gezeigt ist.
In einer Phase (2) passiert das Element E1 die linke Kante des Zahnes TE1.
In der Phase (2) wird die Richtung des magnetischen Feldes relativ zu der Mittellinie C des Zahnes TE1 allmählich geneigt. Dann wird die Richtung des magnetischen Feldes allmählich parallel zu der Mittelinie C. Wenn das Element E1 mit der Mittellinie C ausgerichtet ist, dann ist die Magnetfeldrichtung parallel zu der Mittellinie C. Daher wird das Signal von dem Element E1 von 0 allmählich erhöht und dann auf 0 verringert.
In einer Phase (3) passiert das Element E1 die rechte Kante des Zahnes TE1.
Die Magnetfeldrichtung wird allmählich in der entgegengesetzten Richtung relativ zu der Phase (2) geneigt. Dann wird die Magnetfeldrichtung allmählich parallel zu der Mittellinie C des Zahnes TE1. Daher wird das Signal von dem Element E1 anfänglich von 0 verringert und dann auf 0 erhöht.
In einer Phase (4) befindet sich das Element (E1) an der rechten Seite des Zahnes TE1, und es ist von dem Zahn TE1 ausreichend beabstandet.
In der Phase (4) ist die Richtung des magnetischen Feldes parallel zu der Mittellinie C des Zahnes T1. Daher ist die Abgabe von dem Element E1 0.
Wie dies in der 33(c) gezeigt ist, ist das Signal von dem Element E1 eine Sinuswelle. Wenn das Element E1 durch die Mittellinie C des Zahnes TE1 passiert, dann verringert sich das Signal auf 0. Falls der Zahn TE1 relativ zu dem Element E1 anstelle einer Bewegung des Elementes E1 bewegt wird, dann erzeugt das Element E1 ein identisches Signal.
Wie dies in den 34(a) bis 34(d) gezeigt ist, kann der Zahn TE1 durch eine Aussparung TE2 ersetzt werden. In diesem Fall gibt das Element E1 das Signal ab, das in der 34(d) gezeigt ist. Das Signal der 34(d) ist ein Referenzwert V0, wenn das Element E1 die Mittellinie C der Aussparung T2 passiert. Das Signal der 34(d) und das Signal der 34(b) sind hinsichtlich der Mittellinie C symmetrisch.
Falls jedoch eine Vielzahl von Zähnen T1 vorhanden ist und der Abstand zwischen den Zähnen TE1 unterschiedlich ist, dann gibt das Element E1 ein Signal ab, das durch eine durchgezogene Linie in der 35(b) gezeigt ist. In diesem Fall sind die Zeitpunkte t1, t3, t5, bei denen das Element E1 mit den Mittellinien C1 bis C3 der Zähne TE1 ausgerichtet ist, nicht notwendigerweise gleich den Zeitpunkten t1, t2, t4, bei denen das Signal von dem Element E1 der Referenzwert V0 ist. Es wird angenommen, dass ein Element E2 über dem Element E1 angeordnet ist und von dem Element E1 um einen vorbestimmten Abstand L beabstandet ist. Das Element E2 wird zusammen mit dem Element E1 entlang des Umfangs des magnetischen Materials bewegt. In diesem Fall gibt das Element E2 ein Signal ab, das durch die gestrichelte Linie in der 35(b) gezeigt ist. Wenn die Elemente E1, E2 mit der Mittellinie C1 bis C3 der Zähne TE1 ausgerichtet sind, dann haben die Signale von den Elementen E1, E2 immer dieselben Werte. Falls die Zähne TE1 durch Aussparungen TE2 ersetzt werden, dann passen die Signale von den Elementen E1, E2 zueinander, wenn die Elemente E1, E2 an der Mittellinie der Aussparung TE2 sind.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 29 bis 43 werden die vorstehend beschriebenen Änderungen der Signale von den Elementen E1, E2 zum Erfassen des Passierens der Zähne 72, 73, 80, 81 an dem Kurbelrotor 54a und dem Nockenrotor 60a über die Magnetsensoren 54b, 60b verwendet.
Unter Bezugnahme auf die 36(a) und 36(b) werden Änderungen der Signale von den Fühlerelementen 55, 57 beschrieben. Die 36(a) zeigt die Referenzzähne 72 und die Erfassungszähne 73 bei dem vierten Zylindererfassungssegment S4. Die 36(b) zeigt das Signal A1 (eine durchgezogene Linie), das von dem Fühlerelement 55 abgegeben wird, und das Signal A2 (eine gestrichelte Linie, das von dem Korrekturelement 57 abgegeben wird, was dem Fühlerelement 55 entspricht.
Wie dies in der 36(b) gezeigt ist, ist die Amplitude des Signals A2 kleiner als jene des Signals A1. Dies ist dadurch begründet, dass sich das Korrekturelement 57 weiter von dem Kurbelrotor 54a als das erste Fühlerelement 55 befindet. Änderungen des magnetischen Feldes bei dem Korrekturelement 57 sind kleiner als jene des Fühlerelementes 55.
Wenn das Fühlerelement 55 die Mitte des Zahnes 72, 71 passiert, dann ist das Signal A1 nicht notwendigerweise 0. Die Form des jeweiligen Zahnes 72, 73 ist hinsichtlich dessen Mittellinie nicht symmetrisch. Daher unterscheidet sich der Zustand des magnetischen Feldes an der Mittellinie des jeweiligen Zahnes 72, 73 von Zahn zu Zahn. Somit passen die Zeiten, bei denen sich das Signal A1 auf 0 verringert, nicht mit jenen Zeiten, bei denen das Fühlerelement 55 an der Mittellinie 72, 73 ist. Der Signalprozessor 48 führt den nachfolgend beschriebenen Prozess zum Korrigieren von derartigen Differenzen aus.
Insbesondere erzeugt der Signalprozessor 48 ein Differenzsignal DSG1 (A1–A2) der Signale A1 und A2. Wie dies in der 36(c) gezeigt ist, ist das Differenzsignal DSG1 immer 0, wenn die Fühlerelemente 55, 57 die Mittellinie des jeweiligen Zahnes 72, 73 passieren. Dies ist dadurch begründet, dass die Amplituden der Signale A1, A2 gleich sind, wenn die Fühlerelemente 55, 57 mit der Mittellinie des jeweiligen Zahnes 72, 73 ausgerichtet sind, wie dies in der 36(b) gezeigt ist. Das Differenzsignal DSG1 wird zum Bestimmen der Zeiten t1 bis t6 verwendet, bei denen das erste Fühlerelement 55 die Mitte des jeweiligen Zahnes 72, 73 passiert.
Der Signalprozessor 48 erzeugt außerdem ein Differenzsignal DSG2 der Signale von dem zweiten Fühlerelement 56 und dem entsprechendem Korrekturelement 58. Auf der Grundlage der Differenzsignale DSG1 und DSG2 erzeugt der Prozessor 48 Pulse bei dem Kurbelreferenzwinkelsignal CRSG1 und dem Kurbelunterscheidungssignal CRSG2.
Die 37(b) zeigt Änderungen der Differenzsignale DSG1 und DSG2, wenn die Zähne 72, 73 des vierten Segmentes S4 den Magnetsensor 54b passieren. Wie dies vorstehend beschrieben ist, sind die Fühlerelemente 55, 56 um den Abstand L2 entlang der Drehrichtung R1 des Kurbelrotors 54a voneinander beabstandet. Daher hat das Differenzsignal DSG1, das auf der Grundlage der Signale von den Fühlerelementen 55, 57 erzeugt ist, eine vorbestimmte Phasenverschiebung hinsichtlich des Differenzsignals DSG2, das auf der Grundlage der Signale von den Fühlerelementen 56, 58 erzeugt wird.
Der Signalprozessor 48 erzeugt ein erstes rechteckiges Signal TSG1, wie dies in der 37(c) gezeigt ist. Das Signal TSG1 ist hoch, wenn das Differenzsignal DSG1 größer als 0 ist, und es ist niedrig, wenn das Signal DSG1 gleich oder kleiner 0 ist. In ähnlicher Weise erzeugt der Prozessor 48 ein zweites rechteckiges Signal TSG2, wie dies in der 37(d) gezeigt ist. Das Signal TSG2 ist hoch, wenn das Differenzsignal DSG2 größer als 0 ist, und es ist niedrig, wenn das Signal DSG2 gleich 0 oder kleiner ist.
Der Prozessor 48 erzeugt einen Puls bei dem Kurbelreferenzwinkelpulssignal CRSG1, wie dies in der 37(e) gezeigt ist, falls das Signal TSG2 niedrig ist, wenn sich TSG1 von hoch auf niedrig ändert (Zeitpunkte t1, t6). Der Prozessor 48 führt das Signal CRSG1 der Eingabeschaltung 46 zu. Der Prozessor 48 erzeugt außerdem einen Puls bei dem Kurbelreferenzwinkelpulssignal CRSG2, wie dies in der 37(f) gezeigt ist, falls das Signal TSG2 hoch ist, wenn sich TSG1 von hoch auf niedrig ändert (Zeitpunkte t2 bis t6). Der Prozessor 48 führt das Signal CRSG2 der Eingabeschaltung 46 zu.
Da die Fühlerelemente 55, 56 so angeordnet sind, dass die Ungleichung (7) erfüllt ist, ändert sich das Niveau des Signals TSG2, wenn das Signal TSG1 abfällt, und zwar gemäß der Zahnart, die die Fühlerelemente 55, 56 passiert. Wie dies in den 37(c) und 37(d) gezeigt ist, ist das Niveau des Signals TSG2 nämlich niedrig, wenn das Signal TSG1 abfällt, falls einer der Referenzzähne 72 das Fühlerelement 55, 56 passiert, und es ist hoch, falls einer der Unterscheidungszähne 73 die Fühlerelemente 55, 56 passiert. Der Signalprozessor 48 erzeugt ein Puls bei dem Kurbelreferenzwinkelsignal CRSG1 beim Erfassen von einem der Referenzzähne 72, und er erzeugt einen Puls bei dem Kurbelunterscheidungssignal CRSG2 beim Erfassen von einem der Unterscheidungszähne 73.
Signale, die von den Fühlerelementen 61 bis 64 des Nockenpositionssensors 60 abgegeben werden, ein Nockenreferenzwinkelsignal CASG1 und ein Nockenunterscheidungssignal CASG2 werden nun beschrieben. In dergleichen Art und Weise wie beim Erzeugen der Signale DSG1 und DSG2 erzeugt der Signalprozessor 48 ein Differenzsignal DSG3, wie dies durch eine durchgezogene Linie in der 38(b) gezeigt ist, und zwar auf der Grundlage der Signale, die von dem ersten Fühlerelement 61 und dem entsprechenden Korrekturelement 63 abgegeben werden. Der Prozessor 48 erzeugt auch ein Differenzsignal DSG4, das durch eine gestrichelte Linie in der 38(b) gezeigt ist, und zwar auf der Grundlage der Signale von dem zweiten Fühlerelement 62 und dem entsprechenden Korrekturelement 64. Wie dies vorstehend beschrieben ist, sind die Fühlerelemente 61, 62 um den Abstand L5 entlang der Drehrichtung R2 des Nockenrotors 60a voneinander beabstandet. Daher hat das Differenzsignal DSG3 eine vorbestimmte Phasenverschiebung hinsichtlich des Differenzsignals DSG4.
Der Signalprozessor 48 erzeugt ein drittes rechteckiges Signal TSG3, wie dies in der 38(c) gezeigt ist. Das Signal TSG3 ist hoch, wenn das Differenzsignal DSG3 größer als 0 ist, und es ist niedrig, wenn das Signal DSG3 gleich 0 oder kleiner ist. In ähnlicher Weise erzeugt der Prozessor 48 ein viertes rechteckiges Signal TSG4, wie dies in der 38(d) gezeigt ist. Das Signal TSG4 ist hoch, wenn das Differenzsignal DSG4 größer als 0 ist, und es ist niedrig, wenn das Signal DSG4 gleich 0 oder kleiner ist.
Der Prozessor 48 erzeugt ein Puls bei dem Nockenreferenzwinkelsignal CASG1, wie dies in der 38(e) gezeigt ist, wenn das Signal TSG4 niedrig ist, wenn sich das Signal TSG3 von hoch auf niedrig ändert (Zeitpunkte t1, t3). Der Prozessor 48 führt das Signal CASG1 der Eingabeschaltung 46 zu. Der Prozessor 48 erzeugt außerdem einen Puls bei dem Nockenunterscheidungspulssignal CASG2, wie dies in der 38(f) gezeigt ist, falls das Signal TSG4 hoch ist, wenn sich das Signal TSG3 von hoch auf niedrig ändert (Zeitpunkt t2). Der Prozessor 48 führt das Signal CASG2 der Eingabeschaltung 46 zu.
Da die Fühlerelemente 61, 62 so angeordnet sind, dass sie die Ungleichung (8) erfüllen, ändert sich das Niveau des Signals TSG4, wenn das Signal TSG3 abfällt, und zwar gemäß der Zahnart, die die Fühlerelemente 61, 62 passiert. Wie dies in den 38(c) und 38(d) gezeigt ist, ist das Signal TSG4 nämlich niedrig, wenn das Signal TSG3 abfällt, falls einer der Referenzzähne 80 das Fühlerelement 61, 62 passiert. Das Signal TSG4 ist hoch, falls einer der Unterscheidungszähne 81 die Fühlerelemente 61, 62 passiert. Der Signalprozessor 48 erzeugt einen Puls bei dem Nockenreferenzwinkelsignal CASG1 beim Erfassen von einem der Referenzzähne 80, und er erzeugt einen Puls bei dem Nockenunterscheidungssignal CASG2 beim Erfassen von einem der Unterscheidungszähne 81.
Die 39(a) bis 39(c) zeigen Änderungen des Kurbelreferenzwinkelsignals CRSG1 und des Kurbelunterscheidungssignals CRSG2 hinsichtlich der Zähne 72, 73 an dem Kurbelrotor 54a. Die 39(d) bis 39(i) zeigen Änderungen des Nockenreferenzwinkelsignals CASG1 und des Nockenunterscheidungssignals CASG2 bezüglich der Zähne 80, 81 des Nockenrotors 60a. Die 39(d) bis 39(f) zeigen die Änderungen der Signale CASG1 und CASG2, wenn die Ventilzeitgebung der Einlassventile 23 durch den VVT 30 am stärksten verzögert ist. Die 39(g) bis 39(i) zeigen die Änderungen der Signale CASG1 und CASG2, wenn die Ventilzeitgebung der Einlassventile 23 durch den VVT 30 am stärksten vorgerückt ist.
Wie dies in den 39(d) bis 39(i) gezeigt ist, ändern sich die Zeiten bei den Pulsen der Signale CASG1 und CASG2, wenn der VVT 30 die Drehphase der Einlassnockenwelle 20 ändert. Jedoch wird die Ventilzeitgebung der Einlassventile 23 durch den VVT 30 während einer Periode nach dem Start der Kraftmaschine 10 bis zur Beendigung der Zylinderunterscheidung immer am stärksten verzögert. Wie dies in den 39(d) bis 39(f) gezeigt ist, haben das Nockenreferenzwinkelsignal CASG1 und das Nockenunterscheidungssignal CASG2 einen Puls, wenn die Zähne 72, 73 bei den Zylinderunterscheidungssegmenten S1 bis S4 die Fühlerelemente 55, 56 passieren.
Der Betrieb der Kurbelwinkelerfassungsvorrichtung wird nun unter Bezugnahme auf die 40 bis 43 beschrieben. Eine durch die ECU 40 ausgeführte Hauptroutine wird zunächst unter Bezugnahme auf die 40 beschrieben. Die Hauptroutine wird dann gestartet, wenn der Zündschalter (nicht gezeigt) zu der EIN-Position bewegt wird, und sie wird fortgesetzt, bis der Zündschalter zu der AUS-Position bewegt wird. Das Flussdiagramm in der 40 zeigt ausschließlich die Schritte, die die Erfassung des Kurbelwinkels betreffen.
Bei einem Schritt 1100 initialisiert die ECU 40 einen Kurbelzählwert CRC, einen Unterscheidungszählwert JDC, einen Nockenzählwert CAC, einen Nockenniveauwert CL und eine Marke XCFSG1 zum Erfassen eines Kurbelreferenzwinkels. Insbesondere ersetzt die ECU 40 die in dem Sicherungs-RAM 44 gespeicherten Anfangswerte durch die gegenwärtigen Werte CRC, JDC, CAC, CL und XCRSG1. Bei dem Ausführungsbeispiel der 29 bis 43 beträgt der Anfangswert des Kurbelzählwerts CRC 100, der Anfangswert des Unterscheidungszählwertes JDC beträgt 100, der Anfangswert des Nockenzählwertes CAC beträgt 100, der Anfangswert des Nockenniveauzählwertes CL beträgt 100 und der Anfangswert der Marke XCRSG1 beträgt 0.
Bei einem Schritt 1200 bestimmt die ECU, ob ein Puls entweder bei dem Kurbelreferenzwinkelsignal CRSG1 oder dem Kurbelunterscheidungssignal CRSG2 auftritt. Falls die Bestimmung positiv ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 300, und sie führt eine Kurbelwinkelerfassungsroutine aus. Die Kurbelwinkelerfassungsroutine ist ein Interrupt, der jedes Mal dann ausgeführt wird, wenn die Zähne 72, 73 die Fühlerelemente 55, 56 des Kurbelpositionssensors 54 passieren. Falls die Bestimmung bei dem Schritt 1200 negativ ist oder nach dem Ausführen der Kurbelwinkelerfassungsroutine schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 1400.
Bei dem Schritt 1400 bestimmt die ECU 40, ob ein Puls bei dem Kurbelreferenzwinkelsignal CRSG1 auftritt. Falls die Bestimmung positiv ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 1500. Bei dem Schritt 1500 legt die ECU 40 die Marke XCRSG1 auf 1 fest.
Die Marke XCRSG1 wird zum Bestimmen dessen verwendet, ob das Kurbelreferenzwinkelsignal CRSG1 zumindest einmal einen Puls aufweist, da der Zündschalter zu der EIN-Position bewegt wurde und die Hauptroutine gestartet wurde. Daher ist die Marke XCRSG1 0, nachdem die Hauptroutine gestartet wurde, bis das Kurbelreferenzwinkelsignal CRSG1 hoch wird. Die Marke XCRSG1 wird auf 1 festgelegt, wenn CRSG1 den ersten Puls aufweist. Danach wird die Marke XCRSG1 auf 1 aufrechterhalten, bis die Hauptroutine beendet wird.
Falls die Bestimmung bei dem Schritt 1400 negativ ist oder nach dem Ausführen des Schrittes 1500 schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 1600. Bei dem Schritt 1600 bestimmt die ECU 40, ob ein Puls bei dem Nockenreferenzwinkelsignal CASG1 oder dem Nockenunterscheidungssignal CASG2 auftritt. Falls die Bestimmung positiv ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 1700, und sie führt eine Nockenwinkelerfassungsroutine durch. Die Nockenwinkelerfassungsroutine ist ein Interrupt, der jedes Mal dann ausgeführt wird, wenn die Zähne 80, 81 des Nockenrotors 60a die Fühlerelemente 61, 62 des Nockenpositionssensors 60 passieren.
Falls die Bestimmung bei dem Schritt 1600 negativ ist oder nach dem Ausführen der Nockenwinkelerfassungsroutine schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 1200.
Die Kurbelwinkelerfassungsroutine wird nun unter Bezugnahme auf die 41 beschrieben.
Bei einem Schritt 1310 bestimmt die ECU 40, ob die Marke XCRSG1 1 beträgt. Falls die Bestimmung negativ ist, dann bestimmt die ECU 40, dass das Kurbelreferenzwinkelsignal CRSG1 niemals einen Puls hatte, und sie setzt die gegenwärtige Routine vorübergehend aus.
Falls die Bestimmung bei dem Schritt 1310 positiv ist, dann bestimmt die ECU 40, dass das Signal CRSG1 zumindest einmal einen Puls aufweist, und sie schreitet zu einem Schritt 1320 weiter.
Bei dem Schritt 1320 bestimmt die ECU 40, ob ein Puls bei dem Signal CRSG1 aufgetreten ist. Falls die Bestimmung negativ ist, dann bestimmt die ECU 40, dass das Kurbelunterscheidungssignal CRSG2 hoch ist, und sie schreitet zu einem Schritt 1322. Bei dem Schritt 1322 inkrementiert die ECU 40 den Unterscheidungszählwert JDC um 1, und sie speichert den inkrementierten Wert JDC in dem RAM 43.
Wenn der voreilende Referenzzahn 72 von einem der Unterscheidungssegmente S1 bis S4 die Fühlerelemente 55, 56 passiert, dann wird der Zählwert JDC jedes Mal um 1 inkrementiert, wenn einer der nachfolgenden Unterscheidungszähne 73 die Fühlerelemente 55, 56 passiert. Wenn der nacheilende Referenzzahn 72 die Fühlerelemente 55, 56 passiert und das Kurbelreferenzwinkelsignal CRSG1 hoch ist, dann gibt der Zählwert JDC daher jenes Segment S1 bis S4 an, das gerade die Fühlerelemente 55, 56 passiert hat. Das Segment (S1 bis S4) wird nämlich auf der Grundlage der Anzahl der Unterscheidungszähne 73 zwischen dem entsprechenden Paar der Referenzzähne 72 identifiziert. Auf der Grundlage der Identifizierung der Segmente (S1 bis S4) werden die Positionen der Kolben 13 in den Zylindern 12 bestimmt. Nach Ausführen des Schrittes 1322 setzt die ECU 40 die gegenwärtige Routine vorübergehend aus.
Falls die Bestimmung bei dem Schritt 1320 positiv ist, dann bestimmt die ECU 40, dass ein Puls bei dem Kurbelreferenzwinkelsignal CRSG1 aufgetreten ist, und sie schreitet zu einem Schritt 1330.
Bei dem Schritt 1330 liest die ECU 40 den Nockenniveauwert CL und den Unterscheidungszählwert JDC aus dem RAM 43. Der Nockenniveauwert CL wird zum Bestimmen dessen verwendet, welches von dem ersten und dem zweiten Zylindersegment zu dem Zahn (80 oder 81) gehört, der gegenwärtig die Fühlerelemente 61, 62 passiert. Anders gesagt wird der Nockenniveauwert CL zum Bestimmen dessen verwendet, dass die Kurbelwelle 15 entweder bei ihrer ersten Umdrehung oder bei ihrer zweiten Umdrehung ist. Der Nockenniveauwert CL wird bei einer Nockenwinkelerfassungsroutine bestimmt, die nachfolgend beschrieben wird, und er wird in dem RAM 43 gespeichert. Falls der Wert CL 2 oder größer ist, dann ist die Kurbelwelle 15 bei ihrer ersten Umdrehung, und falls der Wert CL kleiner als 2 ist, dann ist die Kurbelwelle 15 bei ihrer zweiten Umdrehung.
Bei einem Schritt 1340 bestimmt die ECU 40, ob der Kurbelzählwert CRC kleiner als 100 ist. Der Kurbelzählwert entspricht dem Kurbelwinkel, der den Kolbenhub in dem jeweiligen Zylinder #1 bis #8 darstellt. Daher werden auf der Grundlage des Kurbelzählwertes CRC die Zündzeitgebung und die Kraftstoffeinspritzzeitgebung synchron mit den Kolbenhüben der Zylinder #1 bis #8 gesteuert. Der Wert CRC wird auf 100 aufrecht erhalten, bis die Zylinderunterscheidung beendet ist. Wenn die Zylinderunterscheidung beendet ist, dann wird der Wert CRC von dem Wert während der Beendigung der Zylinderunterscheidung um 1 jedes Mal dann inkrementiert, wenn sich der Kurbelwinkel um 30° erhöht. Wenn 24 erreicht wird, dann wird der Wert CRC auf 0 gesetzt, und er wird erneut um 1 jedes Mal dann inkrementiert, wenn der Kurbelwinkel sich um 30° erhöht.
Falls die Bestimmung bei dem Schritt 1340 negativ ist, dann bestimmt die ECU 40, dass die Zylinderunterscheidung nicht beendet wurde, und die schreitet zu einem Schritt 1342. Bei dem Schritt 1342 und den nachfolgenden Schritten bestimmt die ECU 40 den Kurbelzählwert CRC, oder sie führt die Zylinderunterscheidung durch. Bei dem Schritt 1342 bestimmt die ECU 40, ob der Unterscheidungszählwert JDC 0 beträgt. Falls die Bestimmung positiv ist, dann hat das Kurbelreferenzwinkelsignal CRSG1 zumindest zwei Mal einen Puls bei der gegenwärtigen Routine, aber die Unterscheidungszähne 73 bei einem der Segmente S1 bis S4 wurden nicht alle erfasst. In diesem Fall setzt die ECU 40 die gegenwärtige Routine vorübergehend aus.
Falls die Bestimmung bei dem Schritt 1342 negativ ist, dann haben alle Zähne 73 bei einem der Segmente S1 bis S4 die Fühlerelemente 61, 62 passiert. In diesem Fall schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 1344.
Bei dem Schritt 1344 berechnet die ECU 40 den Kurbelzählwert CRC oder sie führt die Zylinderunterscheidung auf der Grundlage des Zählwertes JDC und des Nockenniveauwertes CL durch.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird die Position der Kolben 13 in den Zylindern #1 bis #8 unter Bezugnahme auf den Zählwert JDC identifiziert, wenn alle Zähne 72, 73 bei einem der Segmente S1 bis S4 die Fühlerelemente 55, 56 passiert haben. Jedoch kann der Kurbelwinkel für einen bestimmten Kolbenhub nicht ausschließlich unter Bezugnahme auf die Position des jeweiligen Kolbens 13 in dem dazugehörigen Zylinder #1 bis #8 bestimmt werden. Dies ist dadurch begründet, dass der Kolben 13 an der selben Position zwei Mal während jeder Umdrehung der Kurbelwelle ist.
Somit bezieht sich die ECU 40 sowohl auf den Nockenniveauwert CL als auch auf den Zählwert JDC. Falls zum Beispiel der Kolben 13 von einem der Zylinder #1 bis #8 an dem oberen Totpunkt ist, dann bestimmt die ECU 40, ob der Kolben 13 an dem oberen Totpunkt bei der Verdichtung oder an dem oberen Totpunkt bei dem Einlassvorgang ist.
Der ROM 41 speichert eine Funktionsabbildung, die die Beziehung zwischen dem Zählwert JDC und dem Nockenniveauwert CL sowie dem Kurbelzählwert CRC definiert. Die ECU 40 bezieht sich auf eine Abbildung, um den Kurbelzählwert CRC zu berechnen.
Die nachfolgende Tabelle 2 zeigt den Kurbelzählwert CRC bezüglich der Beziehung zwischen dem Unterscheidungszählwert JDC und dem Nockenniveauwert CL. Falls zum Beispiel der Zählwert JDC 1 beträgt und der Nockenniveauwert CL 1 beträgt, dann legt die ECU 40 den Kurbelzählwert auf 11 fest. Falls der Zählwert JDC 2 beträgt und der Nockenniveauwert CL 2 beträgt, dann legt die ECU 40 den Kurbelzählwert CRC auf 2 fest.
Tabelle 2
Nach der Berechnung des Kurbelzählwertes CRC bei dem Schritt 1344 schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 1346. Bei dem Schritt 1346 legt die ECU 40 den Unterscheidungszählwert JDC auf 0 fest, und sie setzt die gegenwärtige Routine vorübergehend aus.
Falls die Bestimmung bei dem Schritt 1340 positiv ist, wenn nämlich die Zylinderunterscheidung beendet wurde und der Kurbelzählwert CRC ein Wert außer 100 ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 1350. Bei dem Schritt 1350 bestimmt die ECU 40, ob der Zählwert JDC 1 beträgt. Anders gesagt bestimmt die ECU 40, ob die Zähne 72, 73 des ersten Segmentes S1 gerade die Fühlerelemente 55, 56 passiert haben. Falls die Bestimmung negativ ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 1352. Der Schritt 1352 und die nachfolgenden Schritte 1356 und 1358 sind zum Inkrementieren des Kurbelzählwertes CRC um 1 jedes Mal dann gestaltet, wenn ein Puls bei dem Kurbelreferenzwinkelsignal CRSG1 auftritt, oder jedes Mal dann, wenn sich die Kurbelwelle 15 um 30° gedreht hat.
Bei dem Schritt 1352 inkrementiert die ECU 40 den gegenwärtigen Kurbelzählwert CRC um 1. Bei dem Schritt 1356 bestimmt die ECU 40, ob der Zählwert CRC 24 beträgt. Falls die Bestimmung positiv ist, dann legt die ECU 40 den Zählwert CRC bei einem Schritt 1358 auf 0 fest. Falls die Bestimmung bei dem Schritt 1356 negativ ist oder nach dem Ausführen des Schrittes 1358 schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 1380.
Falls die Bestimmung bei dem Schritt 1350 positiv ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 1360. Bei dem Schritt 1360 bestimmt die ECU 40, ob der Nockenniveauwert CL gleich 2 oder größer ist. Falls die Bestimmung positiv ist, dann gehört der Zahn 80, 81, der die Fühlerelemente 61, 62 passiert, zu dem ersten Zylindersegment, und die Kurbelwelle 15 ist bei ihrer ersten Umdrehung. In diesem Fall schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 1362. Bei dem Schritt 1362 legt die ECU 40 den Kurbelzählwert CRC auf 23 fest.
Falls die Bestimmung bei dem Schritt 1360 negativ ist, dann gehört der Zahn 80, 81, der die Fühlerelemente 61, 62 passiert, zu dem zweiten Zylindersegment, und die Kurbelwelle 15 ist bei ihrer zweiten Umdrehung. In diesem Fall schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 1370. Bei dem Schritt 1370 legt die ECU 40 den Kurbelzählwert CRC auf 11 fest. Nach Ausführen des Schrittes 1370 oder nach Ausführen des Schrittes 1362 schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 1380.
Die Schritte 1350, 1360, 1362 und 1370 werden zum Korrigieren des Kurbelzählwertes CRC jedes Mal dann ausgeführt, wenn die Zähne 72, 73 bei dem ersten Segment S1 die Fühlerelemente 55, 56 des Kurbelpositionssensors 54 passieren. Falls eine Störgröße einen Puls bei dem Kurbelreferenzwinkelsignal CRSG1 oder bei dem Kurbelunterscheidungssignal CRSG2 ungeachtet des Passierens der Zähne 72, 73 der Fühlerelemente 55, 56 erzeugt, dann kann der Kurbelzählwert CRC einen falschen Wert aufweisen. In diesem Fall korrigieren die Schritte 1350, 1360, 1362 und 1370 den Kurbelzählwert CRC während einer Umdrehung der Kurbelwelle 15. Bei dem Schritt 1380 legt die ECU 40 den Zählwert JDC auf 0 fest, und sie setzt die gegenwärtige Routine vorübergehend aus.
Die Nockenwinkelerfassungsroutine wird nun unter Bezugnahme auf die 42 und 43 beschrieben. Bei einem Schritt 1700 bestimmt die ECU 40, ob ein Puls bei dem Nockenreferenzwinkelsignal CRSG1 auftritt. Falls die Bestimmung positiv ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 1702.
Bei dem Schritt 1702 bestimmt die ECU 40, ob der Nockenniveauwert CL 100 beträgt. Falls die Bestimmung positiv ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 1703. Bei dem Schritt 1703 legt die ECU 40 den Nockenniveauwert CL auf 0 fest, und sie setzt die gegenwärtige Routine vorübergehend aus.
Falls die Bestimmung bei dem Schritt 1702 negativ ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 1704. Bei dem Schritt 1704 bestimmt die ECU 40, ob der Nockenniveauwert CL 3 beträgt. Falls die Bestimmung negativ ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 1706.
Bei dem Schritt 1706 bestimmt die ECU 40 ob der Nockenniveauwert CL 2 beträgt. Falls die Bestimmung positiv ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 1707. Bei dem Schritt 1707 legt die ECU 40 den Nockenzählwert CAC auf 4 fest.
Falls die Bestimmung bei dem Schritt 1706 negativ ist, falls nämlich der Nockenniveauwert CL 1 oder 0 beträgt, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 1708. Bei dem Schritt 1708 inkrementiert die ECU 40 den Nockenzählwert CAC um 3.
Der Nockenzählwert wird jedes Mal dann um 3 inkrementiert, wenn sich die Kurbelwelle 15 um 90° dreht (jedes Mal dann, wenn sich die Einlassnockenwelle 20 um 45° dreht). Anders gesagt wird der Zählwert CRC jedes Mal dann um 3 inkrementiert, wenn ein Puls bei dem Nockenreferenzwinkelsignal CRSG1 auftritt. Wie dies vorstehend beschrieben ist, dreht sich die Einlassnockenwelle 20 relativ zu der Kurbelwelle 15 durch den VVT 30. Daher besteht keine Eins-zu-Eins-Beziehung zwischen dem Nockenwinkel und dem Kurbelwinkel (dem Kurbelzählwert CRC). Somit erfasst die Kurbelwinkelerfassungsvorrichtung bei dem Ausführungsbeispiel der 29 bis 43 direkt den Drehwinkel der Einlassnockenwelle 20, um den Nockenwinkel zu erfassen (den Nockenzählwert CAC). Wenn der Kurbelwinkel (der Nockenzählwert CAC) aufgrund einer Fehlfunktion des Kurbelpositionssensors 54 nicht erfasst werden kann, dann wird der Nockenzählwert CAC als ein Ersatz für den Kurbelzählwert CRC verwendet.
Bei einem Schritt 1710 bestimmt die ECU 40, ob der Nockenzählwert CAC 25 beträgt. Falls die Bestimmung positiv ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 1712. Bei dem Schritt 1712 legt die ECU 40 den Nockenzählwert CAC auf 1 fest.
Falls die Bestimmung bei dem Schritt 1704 positiv ist, falls die Bestimmung bei dem Schritt 1710 negativ ist oder nach Ausführen der Schritte 1707 oder 1712 schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 1714.
Bei dem Schritt 1714 inkrementiert die ECU 40 den Nockenniveauwert CL um 1. Bei dem Schritt 1716 bestimmt die ECU 40, ob der Nockenniveauwert CL kleiner als 0 ist. Falls die Bestimmung positiv ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 1718, und sie legt den Wert CL auf 0 fest.
Falls die Bestimmung bei dem Schritt 1716 negativ ist oder nach Ausführen des Schrittes 1718 setzt die ECU 40 die gegenwärtige Routine vorübergehend aus. Falls die Bestimmung bei dem Schritt 1700 negativ ist, falls nämlich ein Puls bei dem Nockenunterscheidungssignal CRSG2 auftritt, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 1720 (siehe 43).
Bei einem Schritt 1720 bestimmt die ECU 40, ob der Nockenniveauwert CL 100 beträgt. Falls die Bestimmung positiv ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 1721. Bei dem Schritt 1721 legt die ECU 40 den Nockenniveauwert CL auf 3 fest, und sie setzt die gegenwärtige Routine vorübergehend aus.
Falls die Bestimmung bei dem Schritt 1720 negativ ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 1722. Bei dem Schritt 1722 bestimmt die ECU 40, ob der Nockenniveauwert CL 0 beträgt. Falls die Bestimmung positiv ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 1723, und sie legt den Nockenzählwert auf 16 fest. Falls die Bestimmung bei dem Schritt 1722 negativ ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 1724.
Bei dem Schritt 1724 inkrementiert die ECU 40 den Nockenzählwert CAC um 3. Bei einem Schritt 1726 bestimmt die ECU 40, ob der Nockenzählwert CAC 25 beträgt. Falls die Bestimmung positiv ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 1728, und sie legt den Nockenzählwert CAC auf 1 fest.
Falls die Bestimmung bei 1726 negativ ist oder nach dem Ausführen des Schrittes 1723 oder des Schrittes 1728 schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 1730. Bei dem Schritt 1730 legt die ECU 40 den Nockenniveauwert CL auf 3 fest, und sie setzt die gegenwärtige Routine vorübergehend aus.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, werden bei der Kurbelwinkelerfassungsroutine und der Nockenwinkelerfassungsroutine der Kurbelzählwert CRC, der dem Kurbelwinkel entspricht, und der Nockenzählwert CAC berechnet, der dem Nockenwinkel entspricht. Die ECU 40 führt die Zündzeitgebungssteuerung, die Kraftstoffeinspritzsteuerung und die Ventilzeitgebungssteuerung auf der Grundlage des Kurbelzählwertes CRC und des Nockenzählwertes CAC aus.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 29 bis 43 hat der Kurbelrotor 54a vier Erfassungssegmente S1 bis S4, die jeweils eine unterschiedliche Anzahl an Erfassungszähnen 73 aufweisen. Die Anzahl der Zähne 73 in dem jeweiligen Erfassungssegment S1 bis S4 wird durch die Fühlerelemente 55, 56 erfasst und in dem RAM 43 als der Unterscheidungszählwert JDC gespeichert. Der Kurbelzählwert CRC wird auf der Grundlage des Zählwertes JDC und des Nockenniveauwertes CL bestimmt. Die Erfassungssegmente S1 bis S4 sind um 90° voneinander beabstandet. Während einer Umdrehung der Kurbelwelle 15 wird daher der Kurbelzählwert CRC vier Mal bestimmt. Und zwar wird die Zylindererfassung vier Mal durchgeführt. Wenn zum Beispiel die Kraftmaschine 10 bei dem Zeitpunkt t1 gemäß der 39 gestartet wird, dann wird die Zylinderunterscheidung bei dem Zeitpunkt t3 durchgeführt, bei dem alle Zähne 72 des zweiten Erfassungssegmentes S2 den Sensor 54 passiert haben. Falls die Kraftmaschine 10 bei einem Zeitpunkt t2 gestartet wird bei dem einige der Zähne 72 des Erfassungssegmentes S2 bereits den Sensor 54 passiert haben, dann wird der Kurbelwinkel bei einem Zeitpunkt t4 bestimmt, bei dem die Zähne 72 des dritten Segmentes S3 den Sensor 54 passiert haben.
Daher wird die Zylinderunterscheidung zwangsläufig durchgeführt, während sich die Kurbelwelle 15 um zumindest 120° dreht. Infolgedessen werden die Zündzeitgebungssteuerung und andere Steuerungen, die gemäß den Kolbenhüben der Zylinder #1 bis #8 durchgeführt werden, sofort nach dem Start der Kraftmaschine 10 gestartet. Dies verbessert das Startvermögen der Kraftmaschine 10.
Die Form des jeweiligen Zahnes 72, 73 ist hinsichtlich seiner Mittellinie nicht symmetrisch. Daher unterscheidet sich der Zustand des Magnetfeldes an der Mittellinie des jeweiligen Zahnes 72, 73 von Zahn zu Zahn. Somit passen die Zeiten, bei denen sich die Signale von den Fühlerelementen 55, 56 auf 0 verringern, nicht zu jenen Zeiten, bei denen die Fühlerelemente 55, 56 mit der Mittellinie der Zähne 72, 73 ausgerichtet sind. Die Erfassung des Passierens der Zähne 72, 73 durch die Fühlerelemente 55, 56 kann dann ungenau sein, wenn die Erfassung ausschließlich auf der Grundlage der Signale von den Fühlerelementen 55, 56 ausgeführt wird. Jedoch hat der Kurbelpositionssensor 54 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 29–43 Korrekturfühlerelemente 57, 58. Die Signale von dem ersten und dem zweiten Fühlerelement 55, 56 werden auf der Grundlage der Signale von den Korrekturelementen 57, 58 korrigiert. Die korrigierten Signale DSG1, DSG2 werden zum Bestimmen dessen verwendet, ob die Zähne 72, 73 von einem der Segmente S1 bis S4 den Sensor 54 passiert haben. Dies ermöglicht die genaue Erfassung jener Zeiten, bei denen die Fühlerelemente 55, 56 mit der Mittellinie der Zähne 72, 73 ausgerichtet sind.
Hinsichtlich des Nockenpositionssensors 60 korrigieren die Korrekturfühlerelemente 63, 64 die Signale von dem ersten und dem zweiten Fühlerelement 61, 62. Daher können jene Zeiten genau erfasst werden, bei denen die Fühlerelemente 61, 62 mit der Mittellinie der Zähne 80, 81 ausgerichtet sind.
Das Passieren der Zähne 72, 73, 80, 81 über die Sensoren 54a, 60a wird genau erfasst, was die Genauigkeit der Kurbelwinkelerfassung verbessert.
Des weiteren wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 29–43 die Ventilzeitgebung des Einlassventils 23 durch den VVT 30 am stärksten verzögert, wenn die Kraftmaschine 10 gestartet wird. Ein Puls tritt bei dem Referenzwinkelsignal CASG1 oder bei dem Nockenunterscheidungssignal CASG2 auf, wenn ein Puls bei dem Kurbelreferenzwinkelsignal CRSG1 oder bei dem Kurbelunterscheidungssignal CRSG2 auftritt.
Falls die Ventilzeitgebung der Einlassventile 23 am stärksten vorgerückt ist (siehe 39(g)–39(i)), dann hat das Signal CASG1 oder das Signal CASG2 bei den Segmenten S1 bis S4 keinen Puls. In diesem Fall wird die Zylinderunterscheidung bis zu dem Zeitpunkt t4 nicht gestartet, falls die Kraftmaschine 10 bei dem Zeitpunkt t1 gestartet wird. Anders als bei dem Ausführungsbeispiel der 29–43 wird nämlich die Zylinderunterscheidung bei dem Zeitpunkt t3 nicht beendet. Dies ist dadurch begründet, dass das Nockenreferenzwinkelsignal CASG1 oder das Nockenunterscheidungssignal CASG2 während der Periode nach dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t3 keinen Puls aufweisen und dass der Nockenniveauwert CL während der Periode nicht bestimmt wird.
Jedoch wird bei dem Ausführungsbeispiel der 29–43 der Nockenniveauwert CL dann bestimmt, wenn die Zähne 72, 73 von einem der Erfassungssegmente S1 bis S4 erfasst werden. Dabei wird der Kurbelzählwert CRC bestimmt. Infolgedessen wird der Kurbelwinkel schnell bestimmt, was das Startvermögen der Kraftmaschine 10 verbessert.
Ein neuntes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben. Die Unterschiede von dem Ausführungsbeispiel der 29–43 werden nachfolgend hauptsächlich beschrieben, und der selbe Aufbau, der selbe Prozess, der selbe Betrieb und die selben Vorteile wie bei dem Ausführungsbeispiel der 29–43 werden weggelassen. Der Kurbelpositionssensor 54, der Magnetsensor 54b, der Nockenpositionssensor 60 und der Magnetsensor 60b unterscheiden sich von dem Ausführungsbeispiel der 29–43.
Wie dies in der 44 gezeigt ist, hat der Magnetsensor 54b ein erstes bis drittes Fühlerelement 97a, 97b, 97c, die Magnetreluktanzelemente sind. Der Sensor 54b hat keine Korrekturfühlerelemente wie zum Beispiel die Elemente 57, 58 bei dem Ausführungsbeispiel der 29–43. Das erste und das zweite Fühlerelement 97a, 97b bilden eine erste Elementengruppe 97, und das zweite und das dritte Element 97b, 97c bilden eine zweite Elementengruppe 98. Die Elemente 97a–97c erfassen die Kraft des Magnetfeldes entlang der Drehrichtung des Kurbelrotors 54a. Die Elemente 97a bis 97c erfüllen die folgende Ungleichung (9). L3/2 < L7 < L1/2 (9)
Der Abstand L7 stellt den Abstand zwischen dem Mittelpunkt des ersten Elementes 97a und des zweiten Elementes 97b und dem Mittelpunkt des zweiten Elementes 97b und des dritten Elementes 97c dar.
Wie dies in der 45 gezeigt ist, hat der Magnetsensor 60b ein erstes bis drittes Fühlerelement 96a, 96b, 96c, die Magnetreluktanzelemente sind, aber er hat keine Korrekturfühlerelemente wie zum Beispiel die Elemente 63, 64 des Ausführungsbeispieles gemäß den 29–43. Das erste und das zweite Fühlerelement 96a, 96b bilden eine erste Elementengruppe 95, und das zweite und das dritte Fühlerelement 96b, 96c bilden eine zweite Elementengruppe 96. Die Elemente 96a–96c erfassen die Kraft des Magnetfeldes entlang der Drehrichtung des Kurbelrotors 60a. Die Elemente 96a–96c erfüllen die folgende Ungleichung (10). L4/2 < L8 < L6/2 (10)
Der Abstand L8 stellt den Abstand zwischen dem Mittelpunkt des ersten Elementes 96a und des zweiten Elementes 96b und den Mittelpunkt des zweiten Elementes 96b und des dritten Elementes 96c dar.
Ein Kurbelreferenzwinkelsignal CRSG1 und ein Kurbelunterscheidungssignal CRSG2 werden nun beschrieben. Die Signale CRSG1 und CRSG2 werden durch den Signalprozessor 48 auf der Grundlage der Signale von den Elementengruppen 97 und 98 des Kurbelpositionssensors 54 erzeugt.
Die 46(b) und 46(e) zeigen Änderungen der Signale, die von den Fühlerelementen 97a, 97b abgegeben werden, wenn die Zähne 72, 73 des vierten Segmentes S4 den Sensor 54b passieren. Eine gestrichelte Linie in der 46(b) zeigt das Signal B1, das von dem ersten Element 97a abgegeben wird. Eine durchgezogene Linie in der 46(b) zeigt ein Signal B2, das von dem zweiten Element 97b abgegeben wird. Eine gestrichelte Linie in der 46(e) zeigt ein Signal B3, das von dem dritten Element 97c abgegeben wird. Eine durchgezogene Linie in der 46(e) zeigt ein Signal B2, das von dem zweiten Element 97b abgegeben wird.
Der Signalprozessor 48 subtrahiert das Signal B1 von dem Signal B2, um ein Differenzsignal DSG1 (B2–B1) zu erzeugen, wie dies in der 46(c) gezeigt ist. Der Prozessor 48 erzeugt außerdem ein erstes Rechtecksignal TSG1, das dann hoch ist, wenn das Signal DSG1 größer als null ist, und das dann niedrig ist, wenn das Signal DSG1 gleich null oder kleiner ist. Wie dies in der 46(d) gezeigt ist, ändert sich das erste Rechtecksignal TSG1 von hoch auf niedrig, wenn die Mitte der ersten Elementengruppe 97 mit der Mittellinie des jeweiligen Zahnes 72, 73 ausgerichtet ist.
Des weiteren subtrahiert der Signalprozessor 48 das Signal B2 von dem Signal B3, um ein Differenzsignal DSG2 (B3–B2) zu erzeugen, wie dies in der 46(f) gezeigt ist. Der Prozessor 48 erzeugt ein zweites Rechtecksignal TSG2, das dann hoch ist, wenn das Signal DSG2 größer als null ist, und das dann niedrig ist, wenn das Signal DSG2 gleich null oder kleiner ist.
Wie bei dem Ausführungsbeispiel der 29–43 erzeugt der Signalprozessor 48 Pulse bei dem Kurbelreferenzwinkelsignal CRSG1, wie dies in der 46(h) gezeigt ist, und bei dem Kurbelerfassungssignal CRSG2, wie dies in der 46(i) gezeigt ist, und zwar auf der Grundlage der Rechtecksignale TSG1, TSG2. Der Prozessor 48 führt die Signale CRSG1, CRSG2 der Eingabeschaltung 46 zu.
Da die Elementengruppen 97, 98 so angeordnet sind, dass die Ungleichung (9) erfüllt ist, ändert sich das Niveau des Signals TSG2, wenn das Signal TSG1 abfällt, gemäß der Zahnart, die die Fühlerelemente 97, 98 passiert. Das Niveau des Signals TSG2 ist nämlich niedrig, wenn das Signal TSG1 abfällt, falls einer der Referenzzähne 72 die Elementengruppen 97, 98 passiert, und es ist hoch, falls die Unterscheidungszähne 73 die Elementengruppen 97, 98 passieren. Daher erzeugt der Signalprozessor 48 einen Puls bei dem Kurbelreferenzwinkelsignal CRSG1 beim Erfassen von einem der Referenzzähne 72, und er erzeugt einen Puls bei dem Kurbelunterscheidungssignal CRSG2 beim Erfassen von einem der Unterscheidungszähne 73.
Signale, die von den Elementengruppen 95, 96 des Nockenpositionssensors 60 abgegeben werden, und ein Nockenreferenzwinkelsignal CASG1 sowie ein Nockenunterscheidungssignal CRSG2 werden nun beschrieben.
Die 47(b) und 47(e) zeigen Änderungen von Signalen, die von den Fühlerelementen 96a, 96b abgegeben werden, wenn die Zähne 80, 81 des Nockenrotors 60a den Sensor 60b passieren. Eine gestrichelte Linie in der 47(b) zeigt das Signal C1, das von dem ersten Element 96a abgegeben wird, und die durchgezogene Linie zeigt ein Signal C2, das von dem zweiten Element 96b abgegeben wird. Eine gestrichelte Linie in der 47(e) zeigt ein Signal C3, das von dem dritten Element 96c abgegeben wird, und eine durchgezogene Linie zeigt ein Signal C2, das von dem zweiten Element 96b abgegeben wird.
Der Signalprozessor 48 subtrahiert das Signal C1 von dem Signal C2, um ein Differenzsignal DSG3 (C2–C1) zu erzeugen, wie dies in der 47(c) gezeigt ist. Wie dies in der 47(f) gezeigt ist, subtrahiert der Signalprozessor 48 des weiteren das Signal C2 von dem Signal C3, um ein Differenzsignal DSG4 (C3–C2) zu erzeugen, wie dies in der 47(f) gezeigt ist. In der gleichen Art und Weise zum Erzeugen der Rechtecksignale TSG1, TSG2 erzeugt der Prozessor 48 ein drittes und ein viertes Rechtecksignal TSG3, TSG4, wie dies in den 47(d), 47(g) gezeigt ist, und zwar auf der Grundlage der Differenzsignale DSG3, DSG4. Der Prozessor 48 erzeugt des weiteren wie bei dem Ausführungsbeispiel der 29–43 Pulse bei dem Nockenreferenzwinkelsignal CASG1, wie dies in der 47(h) gezeigt ist, und bei dem Nockenunterscheidungssignal CASG2, wie dies in der 47(i) gezeigt ist, und zwar auf der Grundlage der Rechtecksignale TSG3, TSG4. Der Prozessor 48 führt die Signale CASG1, CASG2 der Eingabeschaltung 46.
Da die Elementengruppen 95, 96 so angeordnet sind, dass die Ungleichung (10) erfüllt ist, ändert sich das Niveau des Signals TSG4, wenn das Signal TSG3 abfällt, und zwar gemäß der Zahnart, die die Fühlerelemente 95, 96 passiert. Das Niveau des Signals TSG4 ist nämlich niedrig, wenn das Signal TSG3 abfällt, falls einer der Referenzzähne 80 die Elementengruppen 95, 96 passiert, und es ist hoch, falls einer der Unterscheidungszähne 81 die Elementengruppen 95, 96 passiert. Daher erzeugt der Signalprozessor 48 einen Puls bei dem Nockenreferenzwinkelsignal CASG1 beim Erfassen von einem der Referenzzähne 80, und er erzeugt einen Puls bei dem Kurbelunterscheidungssignal CASG2 beim Erfassen von einem der Unterscheidungszähne 81.
Die ECU 40 führt die Hauptroutine, die Kurbelwinkelerfassungsroutine, die Nockenwinkelerfassungsroutine auf der Grundlage des Kurbelreferenzwinkelsignals CRSG1, des Kurbelerfassungssignals CRSG2, des Nockenreferenzwinkelsignals CASG1 und des Nockenerfassungssignals CASG2 aus.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 44–47 haben die Elementengruppen 97, 98, 95, 96 des Kurbelpositionssensors 54 und des Nockenpositionssensors 60 Magnetreluktanzelemente zum Erfassen der Kraft des Magnetfeldes entlang den Drehrichtungen der Rotoren 54a, 60a. Daher erfordern die Sensoren 54, 60 des Ausführungsbeispieles der 44–47 keine Korrekturelemente wie zum Beispiel die Elemente 57, 58, 63, 64 des Ausführungsbeispiels der 29–43. Anders gesagt haben die Sensoren 54, 60 des neunten Ausführungsbeispiels einen einfachen Aufbau.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 44–47 kann sich der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Element 97a und 97b von dem Abstand zwischen dem zweiten und dem dritten Element 97b und 97c unterscheiden.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 44–47 wird das zweite Fühlerelement 97b sowohl bei der ersten Elementengruppe 97 als auch bei der zweiten Elementengruppe 98 verwendet. Jedoch kann jede Elementengruppe 97 und 98 durch zwei unterschiedliche Fühlerelemente aufgebaut sein. Die erste Gruppe 97 kann nämlich durch ein erstes und ein zweites Fühlerelement aufgebaut sein, und die zweite Gruppe 98 kann durch ein drittes und ein viertes Fühlerelement aufgebaut sein.
Ein zehntes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben. Die Unterschiede von dem Ausführungsbeispiel der 29–43 werden nachfolgend hauptsächlich beschrieben, und der selbe Aufbau, der selbe Prozess, der selbe Betrieb und die selben Vorteile wie bei dem achten Ausführungsbeispiel werden weggelassen. Die Form des Kurbelrotors 54a und die Form des Nockenrotors 60a unterscheiden sich von jenen des Ausführungsbeispiels der 29–43.
Die 48 zeigt einen Teil eines Kurbelrotors 54a. Eine V-förmige Aussparung ist zwischen einem jeweiligen Paar bestehend aus angrenzenden Referenzzähnen 72 ausgebildet. Außerdem ist eine V-förmige Aussparung zwischen einem Erfassungszahn 73 und einem Referenzzahn 72 ausgebildet, der angrenzend an dem Erfassungszahn 73 entlang der Drehrichtung R1 des Kurbelrotors 54a angeordnet ist. Dieser Aufbau des Kurbelrotors 54a ändert in konstanter Weise die Richtung des Magnetfeldes, das durch die Fühlerelemente 55–58 erfasst wird. Infolgedessen werden Signale, die von den Fühlerelementen 55–58 abgegeben werden, nicht durch Störgrößen beeinträchtigt.
Falls der Kurbelrotor 54a eine Form aufweist, die durch eine gestrichelte Linie in der 48 gezeigt ist, dann haben Signale von den Fühlerelementen 55–58 einen Wert von 0 während einer bestimmten Periode, wie dies durch eine gepunktete Linie in der 49 gezeigt ist. Dies ist dadurch begründet, dass die Richtung des Magnetfeldes bei den Fühlerelementen 55–58 immer mit der radialen Richtung des Kurbelrotors 54a ausgerichtet ist, wenn ein Teil des Kurbelrotors 54a, der durch die gestrichelte Linie dargestellt ist, die Fühlerelemente 55–58 passiert. Falls das Signal durch eine Störgröße schwankt, dann kann das Kurbelreferenzwinkelsignal CRSG1 oder ein Kurbelerfassungssignal CRSG2 ungeachtet dessen einen Puls aufweisen, ob die Zähne 72, 73 die Fühlerelemente 55–58 passieren.
Jedoch ändern sich bei dem Ausführungsbeispiel der 48–50 die Signale von den Fühlerelementen 55–58 in konstanter Weise, wie dies durch eine durchgezogene Linie in der 49 dargestellt ist. Das Signal wird nicht auf 0 aufrechterhalten. Falls das Signal durch eine Störgröße schwankt, dann haben daher die Signale CRSG1 und CRSG2 keinen Puls.
Wie dies außerdem in der 50 gezeigt ist, hat der Nockenrotor 60a eine V-förmige Aussparung zwischen den Zähnen 80, 81. Dieser Aufbau verhindert einen Puls bei dem Nockenreferenzwinkelsignal CASG1 und dem Nockenerfassungssignal CASG2, es sei denn, die Zähne 80, 81 passieren die Fühlerelemente 61, 62.
Infolgedessen sind der Kurbelpositionssensor 54 und der Nockenpositionssensor 60 weniger anfällig für Störgrößen, was zu einer Kurbelwinkelerfassung führt.
Für einen Fachmann ist klar, dass die vorliegende Erfindung in vielen anderen spezifischen Formen ausgeführt werden kann, ohne dass der Umfang der Erfindung verlassen wird. Insbesondere ist klar, dass die Erfindung in den folgenden Ausführungsformen ausgeführt werden kann.
Bei den Ausführungsbeispielen der 1–47 können die Zähne 70, 72, 73 an dem Kurbelrotor 54a durch andere Marker wie zum Beispiel Aussparungen ersetzt werden. In diesem Fall kann das Passieren der Aussparungen durch den Magnetsensor 54b erfasst werden. In ähnlicher Weise können die Nockenrotoren 60a, 90a, 91a Aussparungen aufweisen.
Bei den Ausführungsbeispielen der 1 bis 28 müssen die Zähne 70 des Kurbelrotors 54a nicht in gleichen Winkelintervallen voneinander beabstandet sein. Stattdessen können die Zähne 70 in unregelmäßigen Winkelintervallen beabstandet sein. In ähnlicher Weise können die Zähne 71, 92 der Nockenrotoren 60a, 90a, 91a in unregelmäßigen Winkelintervallen beabstandet sein. Bei den Ausführungsbeispielen der 29 bis 50 können die Zähne 73, 81 in unregelmäßigen Winkelintervallen beabstandet sein, solange die Ungleichungen (7) bis (10) erfüllt sind.
Bei den Ausführungsbeispielen der 1 bis 50 kann der Abstand zwischen dem jeweiligen Paar der Zähne 70, 72 an dem Kurbelrotor 54a verändert werden. Die Anzahl der Zähne 71, 80 an dem Nockenrotor 60a kann verändert werden.
Bei dem Ausführungsbeispielen der 1 bis 50 können die VVT 30, 93 und 94 weggelassen werden. Alternativ kann ein VVT zum Ändern der Ventilzeitgebung des Auslassventils 24 der Kraftmaschine 10 verwendet werden. In diesem Fall ist ein Nockenrotor mit dem gleichen Aufbau wie der Nockenrotor 60a an der Auslassnockenwelle 21 gesichert. Des weiteren kann ein VVT an der Kraftmaschine 10 angebracht sein, der die Ventilzeitgebung der Einlass- und Auslassventile 23, 24 ändert.
Ein Nockenrotor kann an der Einlassnockenwelle 20 und an der Aunlassnockenwelle 21 angebracht sein.
Bei den Ausführungsbeispielen der 15 bis 26 sind die Fühlerelemente 55, 56 so angeordnet, dass die Ungleichung (3) erfüllt ist, und die Signale A1, A2 von den Fühlerelementen 55, 56 werden mit dem Referenzwert V1 verglichen, um das Vergleichssignal C1 zu erzeugen. Die Ungleichung (3) und der Referenzwert V1 können so geändert werden, dass die folgende Ungleichung (5) und die Gleichung (6) erfüllt sind. αX1 < Z1 < αY1 (5) V1 = Vmin + α(Vmax – Vmin) (6)
Der Wert α ist eine Konstante, die eine Ungleichung (0 < α < 1) erfüllt.
Bei den Ausführungsbeispielen der 1 bis 28 können die Fühlerelemente 61, 62 des Nockenpositionssensors 60 durch Magnetreluktanzelemente anstelle von Hallsonden gebildet sein.
Bei den Ausführungsbeispielen der 29 bis 50 beträgt die Anzahl der Zylinderunterscheidungssegmente S1 bis S4 4. Jedoch kann die Anzahl der Segmente S1 bis 54 geändert werden.
Bei den Ausführungsbeispielen der 29 bis 50 wird die Anzahl des Kurbelerfassungssignals CRSG2 durch die ECU 40 (CPU 42) gezählt, und die gezählte Anzahl wird in dem RAM 43 als der Erfassungszählwert JDC gespeichert. Jedoch kann die ECU 40 einen unabhängigen Zähler aufweisen. In diesem Fall wird das Kurbelerfassungssignal CRSG2 in den Zähler eingegeben, und die ECU 40 erzeugt den Zählwert JDC, indem sie die Anzahl der Eingaben des Wertes CRSG2 liest. Dieser Aufbau reduziert die Rechenlast der ECU 40 (CPU 42).
Daher sollen die gegenwärtigen Beispiele und Ausführungsbeispiele der Darstellung dienen, und sie sind nicht einschränkend, und die Erfindung ist nicht auf die hierbei gegebenen Einzelheiten beschränkt, sondern sie kann innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche abgewandelt werden.
Ein Kurbelwinkelerfassungsgerät für eine Brennkraftmaschine hat eine Kurbelwelle, die treibend an Kolben gekoppelt ist. Ein Kurbelrotor, der an der Kurbelwelle vorgesehen ist, hat eine Vielzahl Ringsegmente, wobei jedes Ringsegment eine Gruppe von Zähnen mit unterschiedlichen Längen aufweist, wenn dies in der Umfangsrichtung der Kurbelwelle gemessen wird, wobei die Gruppe der Zähne bei jedem Winkelsegment eine unterschiedliche Kombination hat. Ein Magnetsensor ist den Zähnen zum Erfassen eines Passierens der Zähne zugewandt, wenn sich der Kurbelrotor dreht. Eine ECU (elektrische Steuereinheit) nimmt Signale von dem Magnetsensor auf und erzeugt ein Kurbelwinkelsignal, wobei sich das Kurbelwinkelsignal gemäß der Kombination der Zähne ändert. Eine Nockenwelle hat ein erstes 180°-Segment und ein zweites 180°-Segment. Die ECU erfasst die Drehung der Nockenwelle zum Erzeugen eines Nockenwinkelsignals, wobei das Nockenwinkelsignal angibt, welches von dem ersten und dem zweiten 180°-Segment dem gegenwärtig erfassten Abschnitt der Nockenwelle entspricht. Die ECU unterscheidet die Winkelposition der Kurbelwelle, die den gegenwärtigen Punkt bei dem Kraftmaschinenzyklus angibt, auf der Grundlage von gespeicherten Änderungen des Kurbelwinkelsignals und des Nockenwinkelsignals.

Claims

Kurbelwinkelerfassungsgerät für eine Brennkraftmaschine (10), wobei die Kraftmaschine (10) eine Vielzahl Zylinder (17) aufweist, wobei jeder Zylinder (17) einen Kolben (13) hält und wobei eine Kurbelwelle (15) mit dem Kolben (13) treibend gekoppelt ist, so dass sich die Kurbelwelle (15) zweimal pro Kraftmaschinenzyklus dreht und die Position des jeweiligen Kolbens (13) von der Drehposition der Kurbelwelle (15) abhängt, das Kurbelwinkelerfassungsgerät weist folgendes auf: einen Kurbelrotor (54a), der an der Kurbelwelle (15) vorgesehen ist, damit er sich mit der Kurbewelle (15) dreht, wobei der Kurbelrotor (54a) eine Vielzahl Winkelsegmente (S1 bis S4) aufweist, wobei jedes Winkelsegment eine Gruppe von Markern (70S, 70L) mit unterschiedlichen Längen aufweist, wenn dies in der Umfangsrichtung der Kurbelwelle (15) gemessen wird, wobei die Gruppe der Marker (70S, 70L) in dem jeweiligen Winkelsegment eine unterschiedliche Kombination aufweist, wobei die Marker in gleichmäßigen Winkelintervallen voneinander beabstandet sind und einen ersten Marker (70S), der in der Drehrichtung des Kurbelrotors (54a) relativ kurz ist, und einen zweiten Marker (70L) aufweisen, der in der Drehrichtung des Kurbelrotors (54a) relativ lang ist; eine Erfassungsvorrichtung (54a), die dem Marker (70S, 70L) zum Erfassen eines Passierens der Marker (70S, 70L) zugewandt ist, wenn sich der Kurbelrotor (54a) dreht; eine Kurbelwinkelsignalerzeugungsvorrichtung (40) zum Aufnehmen von Signalen von der Erfassungsvorrichtung (54a) und zum Erzeugen eines Kurbelwinkelsignals, wobei sich das Kurbelwinkelsignal gemäß der Kombination der Marker (70S, 70L) ändert; einen ersten Speicher (43) zum Speichern der Änderungen des Kurbelwinkelsignals; eine Nockenwelle (20), die sich einmal pro Kraftmaschinenzyklus durch die Kurbelwelle (15) dreht, wobei die Nockenwelle (20) ein erstes 180°-Segment und ein zweites 180°-Segment aufweist; eine Nockenwinkelsignalerzeugungsvorrichtung (40), die eine Drehung der Nockenwelle (20) zum Erzeugen eines Nockenwinkelsignals erfasst, wobei das Nockenwinkelsignal angibt, welches von dem ersten und dem zweiten 180°-Segment einem gegenwärtig erfassten Abschnitt der Nockenwelle (20) entspricht; und eine Unterscheidungsvorrichtung (40) zum Unterscheiden der Winkelposition der Kurbelwelle (15), die den gegenwärtigen Punkt des Kraftmaschinenzyklus angibt, auf der Grundlage von gespeicherten Änderungen des Kurbelwinkelsignals und des Nockenwinkelsignals, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrichtung (54a) ein erstes und ein zweites Erfassungselement (55, 56) aufweist, die im Allgemeinen in der Umfangsrichtung des Kurbelrotors (54a) angeordnet sind, wobei das erste und das zweite Erfassungselement (55, 56) die Ungleichung X < Z < Y erfüllen, wobei X die Länge des ersten Markers (70S) in der Umfangsrichtung der Kurbelwelle (15) ist, Y die Länge des zweiten Markers (70L) in der Umfangsrichtung der Kurbelwelle (15) ist und Z der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Erfassungselement (55, 56) ist, und dass die Kurbelwinkelsignalerzeugungsvorrichtung (40) erfasst, welcher von dem ersten und dem zweiten Marker (70S, 70L) gerade das erste und das zweite Erfassungselement (55, 56) passiert hat, und zwar auf der Grundlage von Signalen von den Erfassungselementen (55, 56), und wobei die Kurbelwinkelsignalerzeugungsvorrichtung (40) ein Kurbelwinkelsignal erzeugt, das den erfassten Marker (70S, 70L) angibt.
Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwinkelsignalerzeugungsvorrichtung (40) jedes Mal dann ein Nockenwinkelpulssignal erzeugt, wenn sich die Nockenwelle (20) um einen vorbestimmten Winkel dreht, wenn der erfasste Abschnitt der Nockenwelle (20) dem ersten 180°-Segment entspricht und während die Kurbelwinkelsignalerzeugungsvorrichtung (40) das Kurbelwinkelsignal abgibt.
Gerät gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwinkelsignalerzeugungsvorrichtung (40) das Erzeugen des Nockenwinkelsignals stoppt, wenn der erfasste Abschnitt der Nockenwelle (20) dem zweiten 180°-Segment entspricht.
Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Gruppe der Marker (70S, 70L) ein Paar lange Zähne (70L), die die Größe des Segmentes definieren, und zwei mittlere Zähne (70S, 70L) zwischen den langen Zähnen (70L) aufweist, wobei die beiden mittleren Zähne eine Kombination aus einem langen und einem kurzen Zahn (70S, 70L) sind.
Gerät gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Nockenrotor (60a), der an der Nockenwelle (20) so vorgesehen ist, dass er sich einstückig mit der Nockenwelle (20) dreht; wobei der Nockenrotor (60a) dritte Marker (71L), die in dem ersten 180°-Segment ausgebildet sind, und vierte Marker (71S) aufweist, die in dem zweiten 180°-Segment ausgebildet sind, und wobei die Nockenwinkelsignalerzeugungsvorrichtung (40) in der Nähe des Nockenrotors (60a) angeordnet ist, wobei die Nockenwinkelsignalerzeugungsvorrichtung (40) Signale entsprechend den dritten und den vierten Markern (71L, 71S) erzeugt.
Gerät gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dritten Marker (71L) regelmäßig voneinander beabstandet sind und in der Umfangsrichtung des Nockenrotors (60a) relativ lang sind, und wobei die vierten Marker (71S) gleichmäßig voneinander beabstandet sind und in der Umfangsrichtung des Nockenrotors (60a) relativ kurz sind.
Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelsegmente an dem Kurbelrotor (54a) vier Winkelsegmente (S1 bis S4) aufweisen, die gleichmäßig voneinander beabstandet sind, und wobei der mittlere Winkel von jedem Winkelsegment (S1 bis S4) 30° beträgt.
Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Marker eine erste Markerbauart (70S), die in der Richtung des Kurbelrotors (54a) relativ kurz ist, und eine zweite Markerbauart (70L) aufweisen, die in der Umfangsrichtung des Kurbelrotors (54a) relativ lang ist; und wobei die Erfassungsvorrichtung (54a) ein erstes und ein zweites Erfassungselement (55, 56) aufweist, die entlang der Umfangsrichtung des Kurbelrotors (54a) angeordnet sind und die gleichen Abgabecharakteristika aufweisen, und wobei die Erfassungselemente (55, 56) die Ungleichung αX < Z < αY erfüllen, wobei α zwischen 0 und 1 ist, X die Länge von einem Marker der ersten Bauart in der Umfangsrichtung der Kurbelwelle (15) ist, Y die Länge von einem Marker der zweiten Bauart in der Umfangsrichtung der Kurbelwelle (15) ist und Z der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Erfassungselement (55, 56) ist.
Gerät gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Marker (70S, 70L) eine voreilende und eine nacheilende Kante aufweist, die die Länge des entsprechenden Markers (70S, 70L) definieren, wobei die Erfassungsvorrichtung (54a) ein Signal erzeugt, das dann einen Maximalwert hat, wenn die voreilende Kante des jeweiligen Markers (70S, 70L) die Erfassungsvorrichtung (54a) passiert, und das einen Minimalwert hat, wenn die nacheilende Kante des jeweiligen Markers (70S, 70L) die Erfassungsvorrichtung (54a) passiert; und wobei die Kurbelwinkelsignalerzeugungsvorrichtung (40) bestimmt, ob ein Marker der ersten oder der zweiten Bauart Signale erzeugt, die von den Erfassungselementen (55, 56) abgegeben werden, indem die Amplitude des von dem zweiten Erfassungselement (56) abgegebenen Signals mit einem vorbestimmten Wert V verglichen wird, wenn das von dem ersten Erfassungselement (55) abgegebene Signal minimal ist, wobei der vorbestimmte Wert V durch eine Gleichung V = Vmin + α(Vmax – Vmin) berechnet ist, bei der α eine Konstante ist, Vmax der Maximalwert der von den Erfassungselementen (55, 56) abgegebenen Signale ist und Vmin der Minimalwert der von den Erfassungselementen (55, 56) abgegebenen Signalen ist; wobei die Kurbelwinkelsignalerzeugungsvorrichtung (40) ein Kurbelwinkelsignal erzeugt, das sich gemäß dessen unterscheidet, ob die erste Bauart oder die zweite Bauart des Markers (70S, 70L) erfasst ist.
Gerät gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwinkelsignalerzeugungsvorrichtung (40) ein Signal erzeugt, das die Drehrichtung der Kurbelwelle (15) angibt, und zwar auf der Grundlage der Änderungsrate eines Signals, das von dem zweiten Erfassungselement (56) abgegeben wird, wenn ein von dem ersten Erfassungselement (55) abgegebenes Signal den Minimalwert aufweist; und wobei die Unterscheidungsvorrichtung (40) die Winkelposition der Kurbelwelle (15) auf der Grundlage der gespeicherten Änderungen des Kurbelwinkelsignals, des Nockenwinkelsignals und jenes Signals unterscheidet, das die Drehrichtung der Kurbelwelle (15) angibt.
Gerät gemäß Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Kurbelzähler, der die Winkelposition der Kurbelwelle (15) bestimmt und danach einen Zählwert zählt, der den Drehwinkel der Kurbelwelle (15) angibt; einen zweiten Speicher (44) zum Speichern des Zählwertes, wobei der zweite Speicher den Zählwert beibehält, nachdem die Kraftmaschine (10) gestoppt wurde; und wobei der Kurbelzähler das Aktualisieren des Zählwertes beibehält, bis die Drehung der Kurbelwelle (15) gestoppt ist, nachdem ein Fahrer die Kraftmaschine (10) ausgeschaltet hat, wobei der aktualisierte Zählwert in dem zweiten Speicher (44) gespeichert wird, und wobei die Unterscheidungsvorrichtung (40) die Winkelposition der Kurbelwelle (15) unterscheidet, wenn die Kraftmaschine (10) unter Verwendung des gespeicherten Zählwertes erneut gestartet wird.
Gerät gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurbelzähler den Zählwert inkrementiert, wenn sich die Kurbelwelle (15) in einer normalen Richtung dreht, und wobei er den Zählwert dekrementiert, wenn sich die Kurbelwelle (15) in einer Rückwärtsrichtung dreht.
Gerät gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurbelzähler eine Rückwärtsdrehung der Kurbelwelle (15) erfasst und den Zählwert dekrementiert, nachdem der Fahrer die Kraftmaschine (10) ausgeschaltet hat.
Gerät gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Marker (70S, 70L) eine voreilende und eine nacheilende Kante aufweist, die die Länge des entsprechenden Markers (70S, 70L) definieren, wobei die Erfassungsvorrichtung (54a) ein Signal erzeugt, das dann einen Maximalwert hat, wenn die voreilende Kante des jeweiligen Markers (70S, 70L) die Erfassungsvorrichtung (54a) passiert, und das dann einen Minimalwert aufweist, wenn die nacheilende Kante des jeweiligen Markers (70S, 70L) die Erfassungsvorrichtung (54a) passiert; und wobei die Kurbelwinkelsignalerzeugungsvorrichtung (40) bestimmt, ob ein Marker der ersten oder der zweiten Bauart Signale erzeugt, die von den Erfassungselementen (55, 56) abgegeben werden, und zwar auf der Grundlage der Änderungsrate eines von dem zweiten Erfassungselement (56) abgegebenen Signals, wenn die Amplitude eines von dem ersten Erfassungselement (55) abgegebenen Signals gleich einem vorbestimmten Wert V ist und die Amplitude eines von dem zweiten Erfassungselement (56) abgegebenen Signals größer als der vorbestimmte Wert V ist, wobei der vorbestimmte Wert V durch eine Gleichung V = Vmin + α(Vmax – Vmin) berechnet ist, bei der α eine Konstante ist, Vmax der Maximalwert der von den Erfassungselementen (55, 56) abgegebenen Signalen ist und Vmin der Minimalwert der von den Erfassungselementen (55, 56) abgegebenen Signalen ist.
Gerät gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwinkelsignalerzeugungsvorrichtung (40) erfasst, welche von der ersten und der zweiten Bauart passiert, wenn die Erfassungsvorrichtung (54a) das Passieren der Mitte von einem Marker (70F, 70L) erfasst, und wobei die Kurbelwinkelsignalerzeugungsvorrichtung (40) ein Kurbelwinkelsignal erzeugt, das die erfasste Markerbauart angibt.
Gerät gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwinkelsignalerzeugungsvorrichtung (40) ein Signal erzeugt, das die Drehrichtung der Kurbelwelle (15) angibt, und zwar auf der Grundlage der Änderungsrate eines von dem ersten Erfassungselement (55) abgegebenen Signals, wenn die Amplitude eines von dem ersten Erfassungselement (55) abgegebenen Signals gleich dem vorbestimmten Wert V ist und die Amplitude eines von dem zweiten Erfassungselement (56) abgegebenen Signals größer als der vorbestimmte Wert V ist; und wobei die Unterscheidungsvorrichtung (40) die Winkelposition der Kurbelwelle (15) auf der Grundlage der gespeicherten Änderungen des Kurbelwinkelsignals, des Nockenwinkelsignals und jenes Signals unterscheidet, das die Drehrichtung der Kurbelwelle (15) angibt.
Gerät gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwinkelsignalerzeugungsvorrichtung (40) ein Signal erzeugt, das die Drehrichtung der Kurbelwelle (15) angibt, wenn die Erfassungsvorrichtung (54a) das Passieren der Mitte eines Markers (70L, 70S) erfasst.
Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Marker (70S, 70L) Vorsprünge aufweisen.
Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Marker Aussparungen aufweisen.
Gerät gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (30) zum Ändern der Drehphase der Nockenwelle (20) relativ zu der Kurbelwelle (15).
Gerät gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenänderungsvorrichtung (30) die Nockenwelle (20) an der am stärksten verzögerten Phasenposition aufrecht erhält, wenn die Kraftmaschine (10) gekurbelt wird.