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GRUNDLAGEN
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung und ein
Verfahren für
eine Brennkraftmaschine.
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Wird
eine Brennkraftmaschine wie eine für ein Kraftfahrzeug geeignete
Maschine in einem normalen Betriebszustand angehalten, dann werden
die Brennstoffeinspritzung und die Zündung der Brennkraftmaschine
abgeschaltet, wenn der Fahrer einen Zündschalter ausschaltet. Im
Ergebnis wird die Maschinendrehzahl (Maschinengeschwindigkeit) allmählich durch
den Drehwiderstand, beispielsweise infolge des Drucks in jeder Brennkammer
während des
Kompressionstakts vermindert. Nachdem die Brennkraftmaschine einmal
in entgegengesetzter Richtung infolge des Drucks in der Brennkammer
gedreht wird, ist die Drehung der Maschine schließlich beendet.
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Wird
jedoch die Brennkraftmaschine angehalten, bevor ein völlig autonomer
Betrieb erreicht ist, beispielsweise infolge eines Betriebsfehlers
des Zündschalters
während
des Startens der Maschine, oder falls die Maschine angehalten wird
durch ein Abstellen bzw. Abwürgen
während
des Betriebs, d.h. wenn die Brennkraftmaschine angehalten wird infolge
einer Abnormalität,
dann werden die Brennstoffeinspritzung und die Zündung fortgesetzt zum Erreichen
des autonomen (selbständigen)
Betriebs, während
sich die Drehzahl der Maschine während
eines Abschaltvorgangs der Maschine vermindert. Somit werden die
Brennstoffeinspritzung und die Zündung während der
umgekehrten Drehung der Maschine in dem Maschinenabschaltvorgang
durchgeführt.
Dies kann zu einer Fehlfunktion der Brennkraftmaschine infolge der
Verbrennung von Brennstoff in einem Zustand der umgekehrten Drehrichtung
führen.
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Zur
Vermeidung eines derartigen Problems wird die Zündung der Maschine ausgesetzt
bzw. verhindert, wenn die Maschinendrehzahl auf einen Pegel (von
beispielsweise 200 1/min) vermindert wird, bei der die Drehung der
Maschine während
des Betriebs der Brennkraftmaschine abgeschaltet werden kann. Während des
Anhaltevorgangs, der durchgeführt
wird, wenn die Brennkraftmaschine infolge einer Abnormalität stillgesetzt
wird, wird in diesem Fall die Zündung
verhindert, wenn die Maschinendrehzahl niedriger als der vorbestimmte
Pegel (Wert, Größe) wird.
Daher wird eine Zündung
während
einer umgekehrten Drehung der Brennkraftmaschine in dem Anhaltevorgang
nicht durchgeführt,
wobei eine Verbrennung von Brennstoff im Zustand der umgekehrten Drehung
vermieden wird.
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Während des
Anlassens der Brennkraftmaschine oder während ihres autonomen selbstständigen Betriebs,
auch wenn die Maschinendrehzahl unterhalb des vorbestimmten Pegels
aus bestimmten Gründen
vermindert ist, wird die Zündung
vorzugsweise fortgesetzt zum Erreichen des autonomen Betriebs von
diesem Punkt an, bis eine umgekehrte Drehung bewirkt wird. Wird
jedoch die Zündung
verhindert, dann wird die Möglichkeit
des Erreichens eines autonomen Betriebs der Brennkraftmaschine infolge
der Verhinderung der Zündung
während
der Periode von dem Punkt, bei dem die Maschinendrehzahl unterhalb
des vorbestimmten Pegels vermindert ist, bis zu der Durchführung der
umgekehrten Drehung unmöglich
gemacht wird. Somit wird die Zündung
mehr als erforderlich verhindert.
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Wird
ferner die umgekehrte Drehung der Brennkraftmaschine ermittelt,
dann kann das mehr als erforderliche Verhindern der Zündung gemäß der vorstehenden
Beschreibung unterdrückt
werden durch Verhindern der Zündung
lediglich dann, wenn sich die Maschine in einem Zustand der umgekehrten Drehung
befindet. Es wurde daher vorgeschlagen, dass die umgekehrte Drehung
der Maschine erfasst wird unter Verwendung eines Kurbelwellenwinkelsignals
(Kurbelwellensignal) oder eines Nockenwellensignals der Brennkraftmaschine.
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Das
Kurbelwellensignal ist ein Signal zur Verwendung beispielsweise
zur Erfassung des Kurbelwinkels der Brennkraftmaschine, und wird
von einem Kurbelwellenpositionssensor in der Nähe eines an der Kurbelwelle
angeordneten Kurbelwellenrotors in Verbindung mit einer Drehung
der Kurbelwelle beispielsweise alle 10° des Kurbelwellenwinkels ausgegeben.
Die Form des Kurbelwellenrotors ist in der Weise aufgebaut, dass
das Kurbelwellensignal durch den Kurbelwellenpositionssensor entsprechend gleichartiger
Intervalle ausgegeben wird.
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Dem
gegenüber
wird das Nockenwellensignal zur Unterscheidung der Zylinder der
Brennkraftmaschine verwendet, und es wird durch einen Nockenwellenpositionssensor
in der Nähe
eines an der Nockenwelle angeordneten Nockenwellenrotors entsprechend
ungleicher Intervalle bezüglich
einer konstanten Drehung der Nockenwelle ausgegeben. Dies bedeut,
dass die Form des Nockenwellenrotors in der Weise aufgebaut ist,
dass das Nockenwellensignal in einer derartigen Weise durch den
Nockenwellenpositionssensor ausgegeben wird. Die Zylinder der Brennkraftmaschine
werden auf der Basis des Nockenwellensignals und des Kurbelwellensignals
unterschieden. Die Ausgabeintervalle des Nockenwellensignals sind
normalerweise länger
eingestellt als die Ausgabeintervalle des Kurbelwellensignals. Dies liegt
daran, dass das Nockenwellensignal lediglich zur Unterscheidung
der Zylinder verwendet wird, und somit eine Ausgabe entsprechend
eines kürzeren
Intervalls von beispielsweise 10° CA
(crank angle, Kurbelwellenwinkel) des Kurbelwellensignals nicht
erforderlich ist.
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Wird
die Brennkraftmaschine in umgekehrter Richtung gedreht, dann wird
das Ausgangsmuster des alle gleichförmigen Intervalle von 10° des Kurbelwellenwinkels
ausgegebene Kurbelwellensignal nicht bezüglich der Form während der
Vorwärtsdrehung geändert, wobei
jedoch das Ausgangsmuster des Nockenwellensignals, das entsprechend
ungleicher Intervalle ausgegeben wird, unterschiedlich ist zu demjenigen
gemäß der Ausgabe
während
der Vorwärtsdrehung.
Daher wird das Auftreten einer umgekehrten Drehung der Maschine
auf der Basis einer Änderung
des Ausgangsmusters des Nockenwellensignals bezüglich des Kurbelwellensignals
infolge der umgekehrten Drehung der Brennkraftmaschine erfasst.
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Da
jedoch gemäß der vorstehenden
Beschreibung die Ausgabeintervalle des Nockenwellensignals relativ
lang sind, ist eine Zeit erforderlich, dass der Einfluss der umgekehrten
Drehung in dem Ausgangsmuster des Nockenwellensignals in Erscheinung
tritt, nachdem sich die Brennkraftmaschine tatsächlich in umgekehrter Richtung
dreht. Während
der Zeit der Erfassung des Auftretens der umgekehrten Drehung der
Brennkraftmaschine kann die umgekehrte Drehung bereits fortschreiten
und es kann in einem derartigen Zustand eine Zündung bereits durchgeführt worden
sein. Zur Vermeidung derartiger Umstände kann ein Nockenwellenrotor
mit einer Form verwendet werden, der das Ausgabeintervall des Nockenwellensignals
verkürzen
kann. In diesem Fall ist jedoch ein zusätzlicher Nockenwellenrotor
erforderlich. Dies führt
zu weiteren Problemen und Kosten.
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Anstelle
der Verwendung des Nockenwellenrotors mit der vorstehend angegebenen
Form kann das Auftreten einer umgekehrten Drehung der Brennkraftmaschine
erfasst werden durch Anwenden technischer Maßnahmen, wie sie in der japanischen Offenlegungsschrift
JP 10-220330 offenbart sind. In dieser Publikation JP 10-220330
sind zwei Kurbelwellenpositionssensoren vorgesehen. Die Sensoren sind
in der Weise angeordnet, dass die Kurbelwellensignale alternativ
von den beiden Kurbelwellenpositionssensoren während der Vorwärtsdrehung
der Maschine ausgegeben werden. Das Auftreten einer umgekehrten
Drehung der Brennkraftmaschine wird erfasst, wenn die Kurbelwellensignale
mehrmals von einem der Kurbelwellenpositionssensoren ausgegeben
werden, während
das Kurbelwellensignal durch den anderen Kurbelwellenpositionssensor
ausgegeben wird. Durch Anwenden dieser technischen Maßnahmen
gemäß der vorstehend
angegebenen Druckschrift JP 10-220330 wird das Auftreten einer umgekehrten
Drehung der Brennkraftmaschine ohne Änderung des Nockenwellenrotors
mittels des einen zur Erfassung der umgekehrten Drehrichtung erfasst.
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Wird
durch Anwendung der technischen Maßnahmen gemäß der Druckschrift JP 10-220330 das
Auftreten der umgekehrten Drehrichtung der Brennkraftmaschine erfasst,
dann wird das Auftreten der umgekehrten Drehung der Brennkraftmaschine ohne Änderung
des Nockenrotors mittels des einen zur Erfassung der umgekehrten
Drehrichtung erfasst. Es sind jedoch zwei Kurbelwellenpositionssensoren erforderlich
zur Erfassung des Auftretens der umgekehrten Drehrichtung der Brennkraftmaschine.
Dies führt
zu dem Problem der Bereitstellung eines weiteren Kurbelwellenpositionssensors
sowie zu dem Problem erhöhter
Kosten.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steuerungsvorrichtung
und ein Verfahren für
eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, das unmittelbar das Auftreten
einer umgekehrten Drehung der Brennkraftmaschine ohne Bereitstellung
zusätzlicher
Sensoren oder Rotoren erfassen kann.
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Zur
Lösung
der vorstehenden weiteren Aufgaben in Verbindung mit dem Zweck der
vorliegenden Erfindung ist eine Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
vorgesehen. Die Maschine umfasst eine Kurbelwelle, eine Nockenwelle
zur Betätigung
eines Ventils der Maschine, sowie eine rotierende elektrische Maschine,
die mit einer der Kurbelwelle und der Nockenwelle verbunden ist.
Die Vorrichtung umfasst einen Computer zur Steuerung der rotierenden
elektrischen Maschine. Die rotierende elektrische Maschine umfasst
einen Rotor und eine Vielzahl von Drehsensoren, von denen jeder
ein Signal entsprechend der durch die Drehung des Rotors erzeugten
induzierten Spannung ausgibt. Der Computer steuert die Drehung der
elektrischen Maschine auf der Basis der Signale der Drehsensoren,
und erfasst das Auftreten einer umgekehrten Drehung in der Maschine,
wenn ein Ausgangsmuster des Signals der Drehsensoren unterschiedlich
ist zu einem Ausgangsmuster während
der Vorwärtsdrehung
der Maschine.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ebenfalls ein Steuerungsverfahren für eine Brennkraftmaschine bereit.
Die Brennkraftmaschine umfasst einen Kurbelwelle, eine Nockenwelle
zur Betätigung
eines Ventils der Maschine, eine rotierende elektrische Maschine,
die mit einer der Kurbelwelle und der Nockenwelle verbunden ist.
Das Verfahren umfasst die Schritte: Ausgeben von Signalen entsprechend
der durch die Drehung eines Rotors der rotierenden elektrischen
Maschine erzeugten induzierten Spannung durch eine Vielzahl von
Drehsensoren, Steuern der rotierenden elektrischen Maschine auf
der Basis der Signale der Drehsensoren, und Erfassen des Auftretens
einer umgekehrten Drehung der Maschine, wenn ein Ausgangsmuster
der Signale der Drehsensoren unterschiedlich ist zu einem Ausgangsmuster während einer
Vorwärtsdrehung
der Maschine.
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Weitere
Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden
Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Figuren deutlich, wobei
die Figuren lediglich Beispiele der Erfindung veranschaulichen.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die
vorliegende Erfindung in Verbindung mit den Aufgaben und Vorteilen
derselben wird unter Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
in Verbindung mit den zughörigen
Figuren verständlich.
Es zeigen:
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1 eine
graphische Darstellung zur Veranschaulichung der gesamten Maschine,
bei der eine Steuerungsvorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
angewendet wird,
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2 ein
Zeitdiagramm zur Veranschaulichung einer Situation, bei der sich
ein Kurbelwellenwinkel ändert,
wobei ein Abschnitt (a) ein Kurbelwellensignal eines Kurbelwellenpositionssensors
zeigt, ein Abschnitt (b) ein Nockenwellensignal eines Nockenwellenpositionssensors
zeigt, und Abschnitte (c), (d) und (e) Signale eines ersten bis
dritten Drehsensors zeigen,
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3 ein
Zeitdiagramm, in welchem Abschnitte (a), (b) und (c) Signale des
ersten bis dritten Drehsensors während
einer Vorwärtsdrehung
der Maschine zeigen, Abschnitte (d), (e) und (f) Signale des ersten
bis dritten Drehsensors während
der umgekehrten Drehung der Maschine zeigen, und Abschnitt (g) die
Wellenform (Signalzeitverlauf) von Vorwärtsdrehsignalen und Rückwärtsdrehsignalen
zeigt, die von einem Elektromotortreiber ausgegeben werden,
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4 ein
Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Ablaufs zur Erfassung
des Auftretens einer umgekehrten Drehung der Maschine, und
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5 ein
Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Ablaufs zum Verhindern
der Zündung während einer
umgekehrten Drehung der Maschine.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Eine
Mehrzylindermaschine 1 für ein Kraftfahrzeug gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf
die 1 bis 5 beschrieben.
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Gemäß der Darstellung
in 1 umfasst eine Maschine 1 eine Brennkammer,
in welche Brennstoffmittel eines Brennstoffeinspritzventils 3 eingespritzt
wird. Es wird ebenfalls Luft in die Brennkammer 2 durch
einen Ansaugdurchgang 4 eingeführt. Das Luft-Brennstoffgemisch
wird mittels einer Zündkerze 5 gezündet. Tritt
eine derartige Zündung des
Luft-Brennstoffgemischs auf, sodass das Luft-Brennstoffgemisch verbrennt,
dann treibt die Verbrennungsenergie die Maschine 1 an,
und es wird, mit anderen Worten, die Kurbelwelle 6 gedreht.
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Die
Drehung der Kurbelwelle wird auf eine Einlassnockenwelle 7 und
eine Auslassnockenwelle 8 übertragen. Die übertragene
Drehung der Kurbelwelle 6 bewirkt, dass sich die Nockenwellen 7 und 8 und
360° je
720° Drehung
der Kurbelwelle 6 drehen. Die Drehung der Einlassnockenwelle 7 und
der Auslassnockenwelle 8 bewirkt ein jeweiliges Öffnen und Schließen eines
Einlassventils und eines Auslassventils der Maschine 1.
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Die
Einlassnockenwelle 7 umfasst einen variablen Ventilzeitmechanismus 9.
Der variable Ventilzeitmechanismus 9 ändert die Drehphase der Einlassnockenwelle 7 relativ
zu der Kurbelwelle, sodass die Ventilzeiten des Einlassventils voreilend
oder nacheilend (d.h. früher
oder später)
eingestellt werden. Der variable Ventilzeitmechanismus 9 ist
von einem elektrischen Typ unter Verwendung eines Elektromotors 10.
Der Elektromotor 10 weist eine Ausgangswelle 10a auf,
die mit der Einlassnockenwelle 7 verbunden ist. Der Elektromotor 10 wird
zum Ändern
der Drehphase der Einlassnockenwelle 7 relativ zu der Kurbelwelle 6 gesteuert.
Der Elektromotor 10 ist ein Dreiphasen-Wechselstrommotor,
und umfasst eine Erregerspule, die um einen Rotor 17 gewickelt ist,
der seinerseits mit der Ausgangswelle 10a verbunden ist,
sowie Ständerspulen
für die
U-Phase, die V-Phase und die W-Phase, die um einen (nicht gezeigten)
Ständer
(Stator) gewickelt sind. Die Ausgangswelle 10a des Elektromotors 10 ist
mit der Einlassnockenwelle 7 verbunden und dreht sich zusammen
(integral) mit dieser.
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Die
Drehzahl der Ausgangswelle 10a wird in Verbindung mit einer
Steuerung des Elektromotors 10 vergrößert oder vermindert. Wird
die Drehzahl der Ausgangswelle 10a höher als die Drehzahl der Einlassnockenwelle 7 eingestellt,
dann wird die Drehzahl der Einlassnockenwelle 7 vergrößert, sodass
die Drehphase der Einlassnockenwelle 7 relativ zu derjenigen
der Kurbelwelle 6 früher
bzw. voreilend ist. Im Ergebnis sind die Ventilzeiten des Einlassventils
voreilend. Wird hingegen die Drehzahl der Ausgangswelle 10a niedriger
als die Drehzahl der Einlassnockenwelle 7 eingestellt,
dann wird ebenfalls die Drehzahl der Einlassnockenwelle 7 vermindert,
sodass die Drehphase der Einlassnockenwelle 7 relativ zu derjenigen
der Kurbelwelle 6 verzögert
(später)
bzw. nacheilend ist. Im Ergebnis wird die Ventilzeit des Einlassventils
verzögert
bzw. ist nacheilend.
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Eine
Erfassungsvorrichtung zur Erfassung der Drehzustände der Drehwellen der Maschine 1 einschließlich der
Kurbelwelle, der Einlassnockenwelle 7 und der Ausgangswelle 10a des
Elektromotors 10 wird nachstehend beschrieben.
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Ein
Kurbelwellenrotor 13 ist an der Kurbelwelle 6 angeordnet,
und ein Kurbelwellenpositionssensor 14 ist in der Nähe des Kurbelwellenrotors 13 vorgesehen.
Dreht sich der Kurbelwellenrotor 13 in Verbindung mit der
Drehung der Kurbelwelle 6, dann gibt der Kurbelwellenpositionssensor 14 ein
Kurbelwellensignal aus, wie es in Abschnitt (a) gemäß 2 gezeigt
ist. Gemäß der Darstellung
in Abschnitt (a) von 2 gibt der Kurbelwellenpositionssensor 14 das
Kurbelwellensignal mit Pulsen jedes Mal dann aus, wenn sich die
Kurbelwelle um 10° Kurbelwellenwinkel
(crank angle, CA) vorwärts
dreht, d.h. die Form des Kurbelwellenrotors 13 und die
Position des Kurbelwellenpositionssensors 14 sind in der
Weise bestimmt, dass das Kurbelwellensignal mit den vorstehend beschriebenen
gleichartigen Intervallen erzeugt wird. Das durch den Kurbelwellenpositionssensor 14 ausgegebene
Kurbelwellensignal wird zum Erhalten bzw. Bestimmen der Drehzahl
der Maschine 1 verwendet.
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Ein
Nockenwellenrotor 15 ist an der Einlassnockenwelle 7 angeordnet,
und ein Nockenwellenpositionssensor 14 ist in der Nähe des Nockenwellenrotors 15 vorgesehen.
Dreht sich der Nockenwellenrotor 15 in Verbindung mit einer
Drehung der Einlassnockenwelle 7, dann gibt der Nockenwellenpositionssensor 16 ein
Nockenwellensignal aus, wie es mittels einer durchgezogenen Linie
in Abschnitt (b) von 2 gezeigt ist. Gemäß der Darstellung
in Abschnitt (b) von 2 gibt bei der Drehung der Einlassnockenwelle 7 der
Nockenwellenpositionssensor 16 das Nockenwellensignal mit
Pulsen mit einem ungefähren
Kurbelwellenwinkel von 0°,
180°, 360° aus. Somit
sind die Form des Nockenwellenrotors 15 und die Position
des Wellenpositionssensors 16 in der Weise bestimmt, dass
das Nockenwellensignal mit den vorstehend beschriebenen ungleichen
Intervallen erzeugt wird. Das mittels des Nockenwellenpositionssensors 16 ausgegebene
Nockenwellensignal wird zur Unterscheidung der Zylinder der Maschine 1 verwendet,
sowie zur Erfassung der Ventilzeiten (Ventilsteuerzeiten) des Einlassventils.
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Der
Elektromotor 10 umfasst drei Drehsensoren (Rotationssensoren),
und insbesondere einen ersten bis dritten Drehsensor 18 bis 21,
die um den Rotor 17 an der Ausgangswelle 10a vorgesehen
und in gleichen Abständen
zueinander angeordnet sind. Dreht sich der Rotor 17 des
Motors zusammen mit einer Drehung der Ausgangwelle 10a,
die sich selbst zusammen mit der Kurbelwelle 6 und der
Einlassnockenwelle 7 dreht, dann geben der erste bis dritte Drehsensor 18 bis 21 jeweils
ein Rechtecksignal entsprechend der durch die Drehung erzeugten
induzierten Spannung gemäß der Darstellung
in Abschnitten (c) bis (e) gemäß 2 aus.
Gemäß der Darstellung
in den Abschnitten (c) bis (e) gemäß 2 wiederholt
jedes der Rechtecksignale, das durch den ersten bis dritten Drehsensor 18 bis 20 ausgegeben
wird, die ansteigenden und abfallenden Flanken alle 90° Kurbelwellenwinkel
(CA). Die Rechtecksignale sind um 60° Kurbelwellenwinkel zueinander
versetzt. Die Signale des ersten bis dritten Drehsensors 18 bis 21 werden
zur Bestimmung der Drehzahl und der Drehposition des Motors 10 (insbesondere
der Ausgangswelle 10a) verwendet, wenn der Motor 10 zum Ändern der
Ventilzeiten des Einlassventils gesteuert wird.
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Der
elektrische Aufbau einer Steuerungsvorrichtung der Maschine 1 wird
nachstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
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Die
Steuerungsvorrichtung umfasst einen Maschinensteuerungscomputer 11 zur
Durchführung von
Steuerungsvorgängen
für die
Maschine 1 in der Weise, dass eine Brennstoffeinspritzsteuerung,
eine Zündzeitsteuerung,
eine Einlassventilzeitsteuerung und ein Steuerungsvorgang für den Starter 25 durchgeführt werden.
Der Maschinensteuerungscomputer 11 umfasst eine Zentraleinheit
zur Durchführung
eines Berechnungsablaufs bezüglich
der Steuerung der Maschine 1, einen Speicher ROM zum Speichern von
Programmen und Daten, die für
die Steuerung erforderlich sind, einen Speicher RAM zum zeitweiligen
Speichern der Berechnungsergebnisse der Zentraleinheit CPU, sowie
Eingabe- und Ausgabeanschlüsse
(I/O-Port) zum Eingeben und Ausgeben von Signalen von Außerhalb
und nach Außerhalb.
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In
gleicher Weise wie bei dem Kurbelwellenpositionssensor 14 und
den Nockenwellenpositionssensor 16 sind unterschiedliche
Sensoren mit dem Maschinensteuerungscomputer 11 verbunden.
Die Sensoren umfassen:
einen Beschleunigungspedalpositionssensor 21 zur Erfassung
des Betätigungsbetrags
eines Beschleunigungspedals, das durch den Fahrer des Fahrzeugs betätigt (gedrückt) wird,
einen
Drosselpositionssensor 22 zur Erfassung des Öffnungsgrads
eines in dem Ansaugdurchgang 4 der Maschine 1 angeordneten
Drosselventils (Drosselklappe),
einen Luftdurchflussmesser 23 zur
Erfassung der Strömungsrate
(Strömungsmenge)
der in die Brennkammer 2 über den Einlassdurchgang angesaugten bzw.
eintretenden Luft, und
einen Zündschalter 24, der
in eine von vier Positionen umschaltbar ist, einschließlich der
Positionen "AUS", "Zubehör (accessory)", "EIN" und "Start", und der ein Signal
entsprechend der gegenwärtigen Schaltposition
ausgibt.
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Der
Maschinensteuerungscomputer 11 ist mit einen Elektromotortreiber 12 zum
Ansteuern des Elektromotors 10 verbunden. Der Motortreiber 12 ist mit
den ersten bis dritten Sensoren 18 bis 20 verbunden.
Der Maschinensteuerungscomputer 11 gibt Signale an den
Motortreiber 12 aus, um auf diese Weise den Elektromotor 10 zu
steuern. Nach Erhalt der Signale gemäß der Darstellung in den Abschnitten
(c) bis (e) von 2 durch den ersten bis dritten
Drehsensor 18 bis 21 gibt der Motortreiber 12 die
Signale an den Maschinensteuerungscomputer 11 aus.
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Der
Maschinensteuerungscomputer 11 ermittelt den Maschinenbetriebszustand
auf der Basis der Erfassungssignale der vorstehend beschriebenen
Sensoren. Entsprechend des ermittelten Maschinenbetriebszustands
betreibt bzw. betätigt
der Maschinensteuerungscomputer 11 das Brennstoffeinspritzventil 3,
die Zündkerze 5 und
den Elektromotor 10, um auf diese Weise die Brennstoffeinspritzsteuerung
für das
Brennstoffeinspritzventil 3, die Zündzeitsteuerung für die Zündkerze 5 und
die Einlassventilzeitsteuerung durchzuführen. Bei der Steuerung des Elektromotors 10 zur
Steuerung der Einlassventilzeit beschafft der Maschinensteuerungscomputer 11 auf der
Basis der Signale der Drehsensoren 18 bis 20 den
gegenwärtigen
Antriebszustand des Elektromotors 10, d.h. die Drehzahl
und die Drehposition der Ausgangswelle 10a. Der Maschinensteuerungscomputer 11 steuert
den Elektromotor 10 an, wobei der gegenwärtige Antriebszustand
berücksichtigt
wird. Der gegenwärtige
Antriebszustand wird berücksichtigt,
wenn der Elektromotor 10 angesteuert wird zum angemessenen
Ansteuern des Elektromotors 10.
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Nachstehend
wird das Starten und Abschalten (Stillsetzen bzw. Stoppen) der Maschine 1 beschrieben.
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Im
Allgemeinen wird ein Starten und ein Anhalten der Maschine 1 mit
einer Steuerung durch den Starter 25 und der Steuerung
der Brennstoffeinspritzung und der Zündung mittels des Maschinensteuerungscomputers 11 auf
der Basis des Betriebszustands des Zündschalters 24 durchgeführt.
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Schaltet
somit ein Insasse des Kraftfahrzeugs den Zündschalter 24 von "AUS" über "ZUBEHÖR" und "EIN" zu "START" bei stehender Maschine,
dann wird ein Startbefehl für
die Maschine 1 erzeugt, wenn der Zündschalter 24 zu der
Position "START" geschaltet wird,
und es wird ein Anlassen der Maschine 1 durch die Aktivierung
des Starters 25 eingeleitet. Während des Anlassens werden
der Brennkammer 2 Brennstoff und Luft zugeführt, und es
wird das Luft-Brennstoff-Gemisch
gezündet,
so dass ein selbsttätiger
autonomer Betrieb der Maschine 1 gestartet wird. Nach dem
Starten des autonomen Betriebs der Maschine 1 wird der
Zündschalter 24 auf "EIN" geschaltet, und
es wird das Anlassen durch die Aktivierung des Starters 25 beendet.
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Dreht
in gleicher Weise der Insasse des Kraftfahrzeugs den Zündschalter 24 von "EIN" über "ZUBEHÖR" zu "AUS" bei laufender Maschine,
dann wird die Brennstoffeinspritzung durch das Brennstoffeinspritzventil 3 und
die Zündung
durch die Zündkerze 5 beendet,
wenn der Zündschalter 24 auf "ZUBEHÖR" geschaltet wird.
Eine Verbrennung des Luft-Brennstoff-Gemisches
wird nicht länger
durchgeführt,
so dass die Maschine 1 angehalten bzw. stillgesetzt wird.
Da im Allgemeinen der Zündschalter 24 von "EIN" auf "ZUBEHÖR" während des
Leerlaufs geschaltet wird, wird nach dem Starten des Anhalteablaufs
der Maschine 1 gemäß der vorstehenden
Beschreibung die Maschinendrehzahl allmählich von der Leerlaufdrehzahl
durch die Drehwiderstände
infolge des Drucks in der Brennkammer 2 während des Kompressionstaktes
vermindert. Schließlich
dreht sich die Maschine 1 einmal infolge des Drucks in
der Brennkammer 2 in umgekehrter Richtung, und es wird
sodann die Drehung der Maschine 1 beendet.
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Die
Maschine 1 kann ebenfalls in unerwarteter Weise in Verbindung
mit einer Abnormalität
zusätzlich
zu dem vorstehend angegebenen Anhalten während des Betriebs stillgesetzt
werden. Wird beispielsweise während
des Anlassens zum Starten der Maschine und vor dem Starten des autonomen
Betriebs der Zündschalter 24 unerwünscht von "START" zu "EIN" infolge eines Betätigungsfehlers
des Zündschalters 24 geschaltet,
dann wird die Maschine 1 in abnormaler Weise vor Erreichen
des autonomen Betriebs stillgesetzt. Ferner kann unter Umständen die Maschine 1,
wenn sie sich in dem autonomen Betrieb befindet, aus einigen Gründen abgeschaltet
bzw. abgewürgt
werden.
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Tritt
ein derartiges abnormales Stillsetzen bzw. Abschalten der Maschine
auf, dann werden die Brennstoffeinspritzung und die Zündung zum
Erreichen des autonomen Betriebs fortgesetzt, während die Maschinendrehzahl
infolge des Maschinenabschaltvorgangs vermindert wird. Im Ergebnis
werden die Brennstoffeinspritzung und die Zündung auch während der
umgekehrten Drehung der Maschine 1 in dem Maschinenabschaltvorgang
durchgeführt. Dies
kann zu einer Fehlfunktion der Maschine 1 durch Verbrennen
von Brennstoff während
der umgekehrten Drehung führen.
Zur Unterdrückung
eines derartigen Fehlers bzw. einer Fehlfunktion ist es wünschenswert,
die umgekehrte Drehung der Maschine 1 zu erfassen und die
Zündung
zu verhindern, wenn das Auftreten der umgekehrten Drehung ermittelt wird.
Zur Erfassung der umgekehrten Drehung der Maschine 1 wird
beispielsweise ein Verfahren verwendet, wie in dem Abschnitt "GRUNDLAGEN DER ERFINDUNG" beschrieben ist.
In dem Verfahren zur Erfassung der umgekehrten Drehung gemäß der Beschreibung
in dem Abschnitt "GRUNDLAGEN
DER ERFINDUNG" wird
ein zusätzlicher
Nockenrotor oder ein Kurbelwellenpositionssensor erforderlich zum
sofortigen Erfassen der umgekehrten Drehung nach dem Auftreten der
umgekehrten Drehung. Derartige zusätzliche Elemente führen jedoch
unweigerlich zu Problemen und erhöhten Kosten.
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Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
wird die umgekehrte Drehung der Maschine 1 unter Verwendung
der Signale des ersten bis dritten Drehsensors 18 bis 20 ermittelt.
Da der erste bis dritte Drehsensor 18 bis 20,
bereits existierende Komponenten sind, an dem Elektromotor 10 angeordnet sind
und zur Steuerung des Elektromotors 10 des variablen Ventilzeitmechanismus 9 verwendet
werden, kann bei diesem Verfahren zur Erfassung des Auftretens einer
umgekehrten Drehung somit das Auftreten einer umgekehrten Drehung
ohne Bereitstellung zusätzlicher
Sensoren oder Rotoren erfasst werden.
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Nachstehend
wird die Erfassung der umgekehrten Drehung der Maschine 1 unter
Verwendung der Signale des ersten bis dritten Drehsensors 18 bis 20 unter
Bezugnahme auf das Zeitdiagramm (Signalzeitverläufe) von 2 beschrieben.
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Die
horizontale Achse des Zeitdiagramms bezeichnet die Änderung
des Kurbelwellenwinkels während
der Vorwärtsdrehung
der Maschine 1. Der Kurbelwellenwinkel wird auf der Basis
des in Abschnitt (a) von 2 gezeigten Kurbelwellensignals und
des in Abschnitt (b) von 2 gezeigten Nockenwellensignals
bestimmt.
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Die
Ausgangsmuster der Signale des ersten bis dritten Drehsensors 18 bis 20,
die der Änderung des
Kurbelwellenwinkels entsprechen, sind in den Abschnitten (c) bis
(e) in 2 gezeigt. Gemäß der Darstellung
in den Abschnitten (c) bis (e) von 2 wiederholt
jedes der Signale, das durch den ersten bis dritten Drehsensor 18 bis 20 ausgegeben
wird, die ansteigenden und abfallenden Flanken alle 90° Kurbelwellenwinkel
(CA). Die Signale sind zueinander um 60° Kurbelwellenwinkel versetzt.
Dies liegt daran, dass die Drehsensoren 18 bis 20 um
den Rotor 17 des Motors in entsprechenden gleichartigen
Intervallen angeordnet sind. Gemäß der vorstehenden Beschreibung
treten die ansteigenden und abfallenden Flanken der Signale zu unterschiedlichen
Zeiten bei jedem Drehsensor auf, und insbesondere bei relativ kurzen
Intervallen von 30° Kurbelwellenwinkel. Daher
zeigen die Ausgangsmuster der Signale der Drehsensoren 18 bis 20 während der
Vorwärtsdrehung
der Maschine 1 Muster, in welchen die ansteigenden Flanken
und die abfallenden Flanken der Signale bei unterschiedlichen Zeiten
auftreten, mit anderen Worten, es liegen Muster vor, in welchen
die ansteigenden Flanken und die abfallenden Flanken bei relativ
kurzen Intervallen von 30° Kurbelwellenwinkel
auftreten.
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Die
theoretischen Anstiegszeiten und Abfallzeitpunkte in dem Zeitverlauf
der Signale der Drehsensoren 18 bis 20 während der
Vorwärtsdrehung der
Maschine 1 werden auf der Basis des Kurbelwellensignals
bestimmt. Im Falle des bevorzugten Ausführungsbeispiels treten die
ansteigenden Flanken und die abfallenden Flanken bei 15°, 45°, 75° und dergleichen
auf, d.h. jedes Mal dann, wenn sich der Kurbelwellenwinkel (CA)
um 30° vorwärts bewegt. Diese
Punkte in dem Zeitablauf werden bestimmt als die theoretischen Anstiegs-
und Abfallzeitpunkte. Während
der Vorwärtsdrehung
der Maschine treten die tatsächlichen
ansteigenden Flanken und die abfallenden Flanken der Signale bei
diesen theoretischen Zeitpunkten im Zeitablauf auf.
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Die
umgekehrte Drehung der Maschine wird unter Bezugnahme auf einen
Fall betrachtet, bei dem die umgekehrte Drehung der Maschine 1 beispielsweise
bei 300° Kurbelwellenwinkel
startet.
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Es
wird dabei angenommen, dass sich die Maschine 1 in umgekehrter
Richtung dreht, wenn während
der Vorwärtsdrehung
der Maschine 1 der Kurbelwinkel 300° erreicht. In diesem Fall zeigen
das Ausgangsmuster des Kurbelwellensignals und das Ausgangsmuster
des Signals der Drehsensoren 18 bis 20 danach
Muster, in denen die Ausgangsmuster vor dem Kurbelwellenwinkel von
300° relativ
zu einer gestrichelten Linie L1 in 2 umgekehrt
sind.
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Da
während
der Vorwärtsdrehung
das Kurbelwellensignal bei gleichartigen Intervallen (alle 10° Kurbelwellenwinkel)
ausgegeben wird, auch wenn das Ausgangsmuster des Kurbelwinkelsignals
relativ zu der gestrichelten Linie L1 infolge der umgekehrten Drehung
umgedreht ist, ändert
sich das Ausgangsmuster kaum von demjenigen während der Vorwärtsdrehung.
Daher wird der gegenwärtige
Kurbelwellenwinkel auf der Basis des Kurbelwellensignals in gleicher
Weise wie während
der Vorwärtsdrehung
auch nach der Rückwärtsdrehung
(umgekehrte Drehung) bestimmt, und es werden die Zeitpunkte, bei
denen der bestimmte Kurbelwinkel zu 15° CA, zu 45° CA, zu 75° CA, ... wird, als die theoretischen
ansteigenden und abfallenden Zeitpunkte des Signals der Drehsensoren 18 bis 20 bestimmt.
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Die
Ausgangsmuster der Signale der Drehsensoren 18 bis 20 ändern sich
gemäß der Darstellung
in dem Zeitdiagramm von 3, wenn sich die Vorwärtsdrehung
zur Rückwärtsdrehung
(umgekehrte Drehung) ändert.
Abschnitte (a) bis (c) von 3 zeigen
das Ausgangsmuster der Signale des ersten bis dritten Drehsensors 18 bis 20 während der
Vorwärtsdrehung.
Dreht sich hingegen die Maschine 1 in umgekehrter Richtung
bei 300° Kurbelwellenwinkel (CA),
dann zeigt das Signalausgangsmuster danach das Ausgangsmuster gemäß der Darstellung
in den Abschnitten (b) bis (f) von 3 infolge
der umgekehrten Drehung des Rotors 17 des Motors, d.h.
das Ausgangsmuster, in dem das Ausgangsmuster vor 300° Kurbelwellenwinkel
relativ zu einer gestrichelten Linie L1 in 3 umgekehrt
wird.
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Werden
die Ausgangsmuster der Signale des ersten bis dritten Drehsensors 18 bis 20 unterschiedlich
zu denjenigen während
der Vorwärtsdrehung
infolge der umgekehrten Drehung der Maschine 1, dann wird
gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
die umgekehrte Drehung der Maschine 1 in entsprechender
Weise erfasst.
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Die
ansteigenden Flanken und die abfallenden Flanken der Signale treten
bei relativ kurzen Intervallen von 30° Kurbelwellenwinkel während der Vorwärtsdrehung
der Maschine 1 auf. Dreht sich die Maschine 1 daher
in umgekehrter Richtung, dann werden die ansteigenden und abfallenden
Zeiten der Signale unterschiedlich zu denjenigen während der Vorwärtsdrehung,
d.h. die Ausgangsmuster der Signale werden sofort geändert. Daher
wird das Auftreten der umgekehrten Drehung unmittelbar auf der Basis
der Änderung
des Ausgangsmusters erfasst.
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Insbesondere
wird die umgekehrte Drehung auf der Basis einer Änderung des Ausgangsmusters erfasst,
wie es in Verbindung mit dem in dem Ablaufdiagramm von 4 gezeigten
Ablauf vorliegt.
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Gemäß der vorstehenden
Beschreibung, während
sowohl der Vorwärtsdrehung
als auch der umgekehrten Drehung der Maschine 1 wird der
Kurbelwellenwinkel auf der Basis des Kurbelwellensignals bestimmt,
und es werden die Punkte bezüglich der
Zeit, wenn der Kurbelwellenwinkel 15° CA, 45° CA, 75° CA ... erreicht, als theoretische
ansteigende und abfallende Punkte bezüglich der Zeit der Signale der
Drehsensoren 18 bis 20 bestimmt (S101).
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Tritt
beispielsweise bei 300° Kurbelwellenwinkel
die umgekehrte Drehung der Maschine 1 auf, dann wird der
Zeitpunkt, bei dem der auf der Basis des Kurbelwellensignals bestimmte
Kurbelwellenwinkel 315° annimmt,
bestimmt mit einer Entsprechung zu den theoretischen ansteigenden
und abfallenden Zeitpunkten der Signale der Drehsensoren 18 bis 20. Während der
Vorwärtsdrehung
der Maschine 1, wenn die Zeit (315° CA), die gemäß der vorstehenden
Beschreibung bestimmt wurde, erreicht ist, treten die ansteigende
Flanke oder die abfallende Flanke des entsprechenden Signals (in
diesem Fall die abfallende Flanke des Signals des ersten Drehsensors 18 (4
Abschnitt (a) von 3)) tatsächlich auf. Dreht sich jedoch
die Maschine 1 in umgekehrter Richtung, dann ändern sich
die Ausgangsmuster der Signale der Drehsensoren 18 bis 20 gegenüber dem Zustand
der Vorwärtsdrehung.
Auch wenn die Zeit (315° CA)
erreicht ist, tritt die ansteigende Flanke oder die abfallende Flanke
des entsprechenden Signals nicht auf (siehe Abschnitt (d) von 3).
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Die
Existenz eines derartigen Phänomens wird
auf der Basis dessen bestimmt, wenn die Zeit erreicht ist, d.h.
wenn das Entscheidungsergebnis des Schritts S102 positiv ist, ob
die ansteigende Flanke oder die abfallende Flanke des entsprechenden
Signals tatsächlich
auftritt (S103). Falls die ansteigende Flanke oder die abfallende
Flanke entsprechend des Signals nicht tatsächlich bei diesem Zeitpunkt
auftritt, d.h. wenn das Entscheidungsergebnis von Schritt S103 positiv
ist, tritt das vorstehend angegebene Phänomen auf. Tritt dieses Phänomen auf,
dann wird das Auftreten der umgekehrten Drehung der Maschine 1 ermittelt
(S104).
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Die
vorstehend beschriebene Erfassung der umgekehrten Drehung unter
Verwendung der Ausgangsmuster der Signale der Drehsensoren 18 bis 20 wird
durch den Motortreiber 12 durchgeführt. Wird das Auftreten der
umgekehrten Drehung der Maschine 1 ermittelt, dann wird
ein Umkehrdrehungssignal "Hi" von dem Motortreiber 12 zu
dem Maschinensteuerungscomputer 11 gemäß der Darstellung in Abschnitt
(g) von 3 ausgegeben. Wird ferner das Auftreten
der umgekehrten Drehung der Maschine 1 nicht erfasst, dann
wird ein Vorwärtsdrehungssignal "Lo" durch den Motortreiber 12 zum
Maschinensteuerungscomputer 11 ausgegeben.
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Der
Ablauf zum Verhindern (Sperren) der Zündung während des Auftretens einer
umgekehrten Drehung der Maschine 1 wird nachstehend unter
Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm von 5 beschrieben,
das eine Zündungsverhinderungs-routine zeigt.
Die Zündungsverhinderungsroutine
wird als ein Interrupt-Vorgang durch den Maschinensteuerungs-computer 11 beispielsweise
entsprechend vorbestimmter Zeitintervalle durchgeführt.
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Der
Maschinensteuerungscomputer 11 bestimmt in dieser Routine
gemäß Schritt
S201, ob die Maschinendrehzahl (Maschinendrehgeschwindigkeit) kleiner
als eine Leerlaufdrehzahl ist, und ob sie kleiner oder gleich einem
Pegel (von beispielsweise 200 1/min) ist, der die Maschinendrehung
beenden könnte.
Umstände,
entsprechend denen das Entscheidungsergebnis positiv wird, umfassen
einen Fall, bei dem die Maschinendrehzahl während eines normalen Anhaltevorgangs
oder eines abnormalen Anhaltevorgangs der Maschine 1 vermindert
wird. Ist das Bestimmungsergebnis von Schritt S201 positiv, dann
geht der Maschinensteuerungscomputer 11 bezüglich des
Ablaufs zu Schritt S202 über.
Der Maschinensteuerungscomputer 11 bestimmt gemäß S202,
ob der Zündschalter
auf "EIN" geschaltet ist. Ist
das Bestimmungsergebnis von Schritt S202 positiv, dann wird die
Verminderung der Maschinendrehzahl während des abnormalen Anhaltevorgangs
der Maschine 1 bewirkt. Ist das Bestimmungsergebnis von
Schritt S202 positiv, dann geht der Maschinensteuerungscomputer 11 zu
Schritt S203 über.
Der Maschinensteuerungscomputer 11 bestimmt in Schritt
S203 auf der Basis dessen, ob durch den Motortreiber 12 das
Umkehrdrehungssignal "Hi" ausgegeben wird,
ob das Auftreten der umgekehrten Drehung der Maschine 1 erfasst
wird. Ist das Bestimmungsergebnis gemäß S203 positiv, dann geht der Maschinensteuerungscomputer 11 bezüglich des
Ablaufs zu Schritt S204 über
und verhindert die Zündung.
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Wird
somit die umgekehrte Drehung der Maschine 1 verursacht,
dann wird unterdrückt,
dass die Maschine 1 eine Fehlfunktion aufweist infolge
der Verbrennung von Brennstoff in dem Zustand der umgekehrten Drehung,
da die Zündung
der Maschine 1 verhindert ist. Ist hingegen das Bestimmungsergebnis
in einem der Schritte S201 bis S203 negativ, dann geht der Maschinensteuerungscomputer
mit dem Ablauf zu Schritt S205 über
und führt
die Zündungssteuerung
gemäß einem
normalen Zustand durch. Wird somit die Maschine 1 in dem
normalen Zustand durch Drehen des Zündschalters 24 von "EIN" über "ZUBEHÖR" zu "AUS" abgeschaltet bzw.
angehalten, dann wird ebenfalls die Zündung beendet. In anderen Fällen wird
die Zündung
durchgeführt
mit Ausnahme der Situation, bei der eine umgekehrte Drehung während des
abnormalen Anhaltevorgangs der Maschine 1 verursacht wird.
Während
des Anlassens oder des autonomen Betriebs, auch wenn die Maschinendrehzahl
infolge des abnormalen Stillsetzens der Maschine 1 unter
die Leerlaufdrehzahl vermindert wird, wird die Zündung fortgesetzt, bis sich
die Maschine 1 umgekehrt dreht. Wird während dieser Zeitdauer (Periode)
die Zündung
verhindert, dann wird die Möglichkeit
des Erreichens der autonomen Betriebs der Maschine 1 beseitigt,
und es wird die Maschine stillgesetzt, obwohl die Möglichkeit
besteht, dass die Maschine 1 den autonomen Betriebszustand
erreicht, falls die Zündung
weiter durchgeführt
wird. Durch das Fortsetzen der Zündung
gemäß der vorstehenden Beschreibung
wird ein Anhalten der Maschine infolge des Verhinderns bzw. des
Sperrens der Zündung
für mehr
als nötig
in dieser Zeitdauer unterdrückt.
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Das
vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel
weist die folgenden Vorteile auf.
- (1) Zur Erfassung
des Auftretens einer umgekehrten Drehung der Maschine 1 werden
der erste bis dritte Drehsensor 18 bis 20 verwendet,
die bei dem Elektromotor 10 zum Antreiben des variablen Ventilzeitmechanismus 9 vorgesehen
sind. Die Drehsensoren 18 bis 20 sind vorgesehen
zur Steuerung des Elektromotors 10 zur Durchführung der
Einlassventilzeitsteuerung. Da die bereits bestehenden Sensoren,
und insbesondere der erste bis dritte Drehsensor 18 bis 20 verwendet
werden zum Erfassen des Auftretens der umgekehrten Drehung der Maschine 1 ist
es nicht erforderlich, zusätzliche
Sensoren oder Rotoren zur Erfassung des Auftretens einer umgekehrten
Drehung vorzusehen.
- (2) Der erste bis dritte Drehsensor 18 bis 20 ist
an dem Rotor 17 des Motors entsprechend gleicher Intervalle
angeordnet, und die ansteigenden Flanken und die abfallenden Flanken
des Signals des Sensors 18 treten bei relativ kurzen Intervallen von
30° Kurbelwellenwinkel
während
der Vorwärtsdrehung
der Maschine 1 auf. Während
der Rückwärtsdrehung
der Maschine 1 ändern
sich die Zeiten der ansteigenden Flanken und der abfallenden Flanken
des Signals bezüglich
derjenigen der Vorwärtsdrehung
infolge der Rückwärtsdrehung,
d.h. das Ausgangsmuster des Signals ändert sich sofort. Daher kann
auf der Basis der Änderung
des Ausgangsmuster das Auftreten einer umgekehrten Drehung sofort
ermittelt werden.
- (3) Wenn die Ausgangsmuster der Signale des ersten bis dritten
Drehsensors 18 bis 20 bezüglich derjenigen der Vorwärtsdrehung
geändert
sind, wird auf der Basis dessen bestimmt, ob die ansteigenden Flanken
und die abfallenden Flanken der Signale tatsächlich bei den theoretischen
ansteigenden und abfallenden Zeitpunkten der Signale auftreten,
die auf der Basis des Kurbelwellensignals bestimmt sind. Tritt eine
umgekehrte Drehung auf, dann treten die ansteigenden Flanken und
die abfallenden Flanken des entsprechenden Signals nicht tatsächlich auf,
auch wenn die vorstehend angegebenen Zeitpunkte erreicht sind. Daher
kann auf der Basis der vorstehend angegebenen Bewertung die Änderung
der Ausgangsmuster der Signale der Drehsensoren 18 bis 20 gegenüber dem
Zustand während
der Vorwärtsdrehung
und, mit anderen Worten, das Auftreten der umgekehrten Drehung der
Maschine 1 in genauer Weise ermittelt werden.
- (4) Da die umgekehrte Drehung der Maschine 1 sofort
nach ihrem Auftreten gemäß der Beschreibung
in (2) ermittelt wird, wird die Zündung der Maschine 1 sofort
gesperrt bzw. verhindert, wenn das Auftreten der umgekehrten Drehung
ermittelt wird.
Tritt somit die umgekehrte Drehung der Maschine 1 auf,
dann kann eine Fehlfunktion der Maschine 1 infolge der
Verbrennung von Brennstoff im Zustand der umgekehrten Drehung unterdrückt bzw. verhindert
werden.
- (5) Tritt während
des Betriebs der Maschine 1 wie einem Anlassen oder einem
autonomen Betrieb ein abnormales Stillsetzen auf, auch wenn die Maschinendrehzahl
auf einen Wert kleiner oder gleich dem Pegel (von beispielsweise
200 1/min) vermindert ist, der ein Anhalten der Maschine bewirken
könnte,
wird die Zündung
fortgesetzt, bis die umgekehrte Drehung der Maschine 1 auftritt. Wird
während
dieser Zeitdauer (Periode) die Zündung
verhindert, dann wird die Möglichkeit
des Erreichens des autonomen Betriebszustands während dieser Periode beseitigt.
Durch das Fortsetzen der Zündung
gemäß der vorstehenden
Beschreibung wird jedoch verhindert, dass die Maschine durch ein
Verhindern der Zündung
mehr als erforderlich während
dieser vorstehend angegebenen Periode stillgesetzt wird.
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Das
vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel
kann in der nachfolgenden Weise abgewandelt werden.
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Die
Bestimmung, ob die Ausgangsmuster der Signale des ersten bis dritten
Drehsensors 18 bis 20 sich gegenüber denjenigen
der Vorwärtsdrehung geändert haben,
kann durchgeführt
werden unter Verwendung eines anderen als in (3) beschriebenen Verfahrens.
Beispielsweise kann der Zustand des Signals jedes der Drehsensoren 18 bis 20 ("Hi" oder "Lo") bei dem vorbestimmten
Kurbelwinkel mit dem Zustand während
der Vorwärtsdrehung
der Maschine 1 verglichen werden. Unterscheidet sich der
Zustand des Signals von demjenigen während der Vorwärtsdrehung,
dann wird ermittelt, dass sich das Ausgangsmuster des Signals gegenüber demjenigen
der Vorwärtsdrehung
geändert
hat, mit anderen Worten, es wird das Auftreten einer umgekehrten
Drehung der Maschine 1 ermittelt.
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Der
Elektromotor 10 des variablen Ventilzeitmechanismus 9 ist
als eine rotierende elektrische Maschine verwirklicht, die sowohl
mit der Kurbelwelle als auch mit der Nockenwelle verbunden ist,
wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht hierauf beschränkt ist.
Beispielsweise kann ein Generator, der typischerweise mit einer
Maschinekurbelwelle verbunden ist, als die rotierende elektrische
Maschine verwendet werden. In einer in einem Hybridfahrzeug angeordneten
Maschine ist ein Motor mit der Kurbelwelle der Maschine zur Unterstützung derselben
verbunden. Ein derartiger Motor eines Hybridfahrzeugs kann ebenfalls
als die rotierende elektrische Maschine verwendet werden.
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Der
Kurbelwellenpositionssensor 14 und der Kurbelwellenrotor 13 müssen nicht
in der Nähe
der Kurbelwelle 6 angeordnet sein, sondern können auch in
der Nähe
beispielsweise der Auslassnockenwelle 8 angeordnet sein
zur Erfassung des Drehzustands der Kurbelwelle 6 auf der
Basis einer Drehung der Auslassnockenwelle 8.
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Eine
Steuerungsvorrichtung für
eine Brennkraftmaschine umfasst eine Kurbelwelle, eine Nockenwelle
zur Betätigung
eines Ventils der Maschine, sowie eine mit einer der Kurbelwelle
und der Nockenwelle verbundene rotierende elektrische Maschine. Die
Vorrichtung umfasst einen Computer zur Steuerung der rotierenden
elektrischen Maschine. Die rotierende elektrische Maschine umfasst
einen Rotor und eine Vielzahl von Drehsensoren, von denen jeder
ein Signal entsprechend einer durch die Drehung des Rotors erzeugten
induzierten Spannung ausgibt. Der Computer steuert die Drehung der
elektrischen Maschine auf der Basis der Signale der Drehsensoren,
und erfasst das Auftreten einer umgekehrten Drehung der Maschine,
wenn ein Ausgangsmuster der Signale der Drehsensoren unterschiedlich
ist zu einem Ausgangsmuster während
der Vorwärtsdrehung
der Maschine. Im Ergebnis erfasst die Vorrichtung sofort das Auftreten
einer umgekehrten Drehung der Brennkraftmaschine ohne Bereitstellung zusätzlicher
Sensoren oder Rotoren.