DE3641113C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Zylinderdruckdetektion bei einer Brennkraftmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

In den letzten Jahren sind in zunehmendem Maße Steuerverfahren für die Zündverstellung bei Brennkraftmaschinen verwendet worden, bei denen die maximalen Zylinderdrücke Pmax in den entsprechenden Arbeitshüben detektiert werden und die Zündverstellung so gesteuert wird, daß die maximalen Zylinderdruckwinkel R pmax, d. h. die Kurbelwellenwinkel, bei denen der maximale Zylinderdruck Pmax auftritt, zu einem vorbestimmten Kurbelwellenwinkel hin konvergieren. In der US-PS 41 31 097 ist ein Zündsystem beschrieben, bei dessen einer Systemausführung die Zündverstellsteuerung basierend auf dem Verhältnis des maximalen Zylinderdrucks und des Motorantriebsdrucks erfolgt, wobei der maximale Zylinderdruckwinkel nicht detektiert wird. Das Ausgangssignal eines Drucksensors wird dabei unter Verwendung eines Differenzierkreises differenziert und das Ergebnis der Differentiation wird einem Vergleichskreis zum Vergleich mit einem vorbestimmten Wert zugeführt. Da sich dieses Verfahren jedoch auf einen Analogkreis oder eine Analogschalttechnik zur Detektion stützt, ist es nicht völlig zufriedensetellend, was die Genauigkeit oder seine Nachlauffunktion während des Maschinenbetriebs mit hoher Drehzahl anbelangt.

Bei der anderen Systemausführung des aus der US-PS 41 31 097 bekannten Zündsystems wird die Zündverstellung basierend auf der Abweichung zwischen einem Referenzwinkel und dem maximalen Zylinderdruckwinkel eingestellt. Wie in Fig. 10 veranschaulicht, werden Ausgangssignale von Drucksensoren 61 bis 64 über ein Addierglied in einen Differenzierkreis eingegeben und die differenzierten Ausgangssignale werden einem Komparator 6516 zugeführt, bei dem eine Position festgestellt wird, bei der der Zylinderdruck maximal wird. Hierbei handelt es sich lediglich um eine Position, nicht jedoch um einen Winkel oder eine Zeit ausgehend von einem vorbestimmten Winkel wie z. B. dem oberen Totpunkt (TDC). Das maximale Positionssignal aus dem Komparator wird einem Anschluß 5b des Kreises von Fig. 11 zugeführt, dessen Anschluß 5a ein Referenzpositionssignal von einem in Fig. 4 dargestellten Kreis aufnimmt. Mittels zweier NAND-Kreise 716 bzw. 715 werden Signale dementsprechend ausgegeben, ob das Maximaldrucksignal später oder früher als das Referenzpositionssignal erzeugt wird, wovon abhängig ein Kondensator 721 geladen oder entladen wird und wobei sich die Ladespannung linear in bezug auf die Zeit bzw. den Zeitabstand zwischen den beiden Signalen ändert. Die Kondensatorausgangsspannung wird über einen Anschluß 5d dem dem Zünsverstellsteuerkreis 2 (Fig. 4) über eine Leitung D zugeführt. Die beim Kreis 10 erfaßte Maximalposition wird somit verwendet, den Maximaldruckwinkel zum Referenzwinkel hin anzunähern.

In der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 57(1982)- 173565 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem ein A/D-Wandler zum A/D-Umwandeln des Ausgangssignals eines Zylinderdrucksensors einmal pro festgelegtem Kurbelwellendrehwinkel verwendet wird und der Kurbelwellendrehwinkel zu der Zeit als der maximale Zylinderdruckwinkel R pmax festgelegt wird, zu der der umgewandelte Wert das Maximum erreicht. Um bei diesem zweiten bekannten Verfahren eine gute Detektionsgenauigkeit zu realisieren, ist es jedoch erforderlich gewesen, eine große Anzahl von Druckwertproben zu erhalten, und dies hat die Anwendung einer A/D-Umwandlung mit hoher Geschwindigkeit erforderlich gemacht. Für eine praktikable Anwendung des Verfahrens ist es somit erforderlich gewesen, einen mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden A/D-Wandler und einen Speicher mit großer Kapazität zu verwenden. Diese Bauteile sind jedoch kostspielig.

In der DE-PS 29 16 583 ist eine Einrichtung zum Messen von Parametern bei Brennkraftmaschinen beschrieben, die zur Serienprüfung von Zylindern und Steuerungsfunktionen vorgesehen ist und bei der in Abhängigkeit von der Kurbelwinkelstellung eine Maximaldruckerfassung erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Zylinderdruckdetektion bei einer Brennkraftmaschine anzugeben, die die oben erwähnten Nachteile nicht aufweist, eine ausgezeichnete Detektionsgenauigkeit sowie eine ausgezeichnete Nachlauffunktion während des Maschinenbetriebs mit hoher Drehzahl sicherstellt und die einen mit relativ niedriger Geschwindigkeit arbeitenden A/D-Wandler und einen Speicher mit relativ niedriger Kapazität umfaßt.

Diese Aufgabe ist bei einer erfindungsgemäßen Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Zylinderdruckdetektion bei einer Brennkraftmaschine arbeitet wie folgt: Das Ausgangssignal eines Zylinderdruckdrucksensors wird mit einem ersten und zweiten Referenzsignal ref 1 und ref 2 verglichen. Die Zeitperioden tp 1, tp 2, tp 3 und tp 4 werden bestimmt, die benötigt werden, um das Ausgangssignal des Drucksensors von einem vorbestimmten Druck zu Punkten p 1, p 2, p 3 und p 4 zu übertragen, die sich mit den Referenzwerten ref 1 und ref 2 schneiden, und es werden Mittelpunktswerte tp 5 und tp 6 zwischen den entsprechenden Schnittpunktpaaren bestimmt. Der maximale Zylinderdruck Pmax wird bestimmt und die Differenz zwischen dem maximalen Zylinderdruck Pmax und einem der Referenzwerte (Pmax - ref 1 oder Pmax - ref 2) wird mit einem Steigungsfaktor α insgesamt multipliziert, um einen Verschiebungswert Δ t zu erhalten. Der Verschiebungswert Δ t und der Mittelpunktswert tp 5 oder tp 6 werden addiert, um eine Gesamtzeit tpmax zu erhalten, die mit einem Zeit/Winkel-Umwandlungsfaktor k multipliziert wird. Das Produkt der Multiplikation wird als der maximale Zylinderdruckwinkel R max definiert. Der Steigungsfaktor α wird erhalten, indem die Differenz zwischen den Mittelpunktswerten tp 5 und tp 6 durch die Differenz zwischen den Referenzsignalwerten (ref 1 - ref 2) dividiert wird, während der Zeit/Winkel-Umwandlungsfaktor k als das Produkt der Anzahl der Umdrehungen der Maschine pro Sekunde und eines Kurbelwellenwinkels von 360° erhalten wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Figuren erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Zylinderdruckdetektion;

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines wesentlichen Teils eines anderen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Zylinderdruckdetektion;

Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung der Funktion der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Einrichtungen;

Fig. 4 ein Flußdiagramm, das die allgemeine Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung veranschaulicht;

Fig. 5 ein Flußdiagramm, das die Wirkungsweise gemäß Flußdiagramm von Fig. 4 mehr im einzelnen veranschaulicht;

Fig. 6 ein Diagramm zur Erläuterung des in Fig. 5 dargestellten Flußdiagramms;

Fig. 7 Diagramme, die die beim Detektionsablauf auftretenden Zeitbeziehungen veranschaulichen; und

Fig. 8 ein Flußdiagramm, das die Wirkungsweise eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Zylinderdruckdetektion veranschaulicht.

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Zylinderdruckdetektion dargestellt.

Ein piezoelektrischer Drucksensor 10 ist so angeordnet, daß er in eine Brennkammer einer Brennkraftmaschine sieht. Das Ausgangssignal des Drucksensors 10 wird einem (nicht gezeigten) Ladungsverstärker zur Ladungs/Spannungsumwandlung zugeführt, und es wird nach Einstellung auf eine geeignete Impulsbreite zu einer Steuer- bzw. Auswerteeinheit 12 geschickt, wo es zunächst durch ein Tiefpaßfilter 14 zur Eliminierung von Hochfrequenzbestandteilen aus dem Signal geführt wird. Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 14 wird auf den invertierenden Eingangsanschluß eines ersten Komparators 16 und den nichtinvertierenden Eingangsanschluß eines zweiten Komparators 18 gegeben, wobei der erste und der zweite Komparator zusammen einen Fensterkomparator bilden. Die Ausgangssignale des ersten und des zweiten Komparators werden über einen Verbindungspunkt 20 zu einem Mikrorechner 22 übermittelt. Andererseits gibt der Mikrorechner 22 zwei Referenzsignale ref 1 und ref 2 aus, die jeweils einem ersten A/D-Wandler 24 und einem zweiten A/D-Wandler 26 zur Umwandlung in Analogform zugeführt werden, wonach das Referenzsignal ref 1 zum nichtinvertierenden Eingangsanschluß des ersten Komparators 16 und das Referenzsignal ref 2 zuminvertierenden Eingangsanschluß des zweiten Komparators 18 übermittelt werden.

Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 14 wird auch über einen Verbindungspunkt 28 zu einem Spitzenwert-Haltekreis 30 geschickt. Das Ausgangssignal des Spitzenwert-Haltekreises 30 wird zum Mikrorechner 22 übermittelt, wo es durch einen A/D-Wandler 32 in Digitalform umgewandelt wird. Der Spitzenwert-Haltekreis 30 wird durch den Mikrorechner über eine (nicht gezeigte) Rücksetzleitung periodisch zurückgesetzt.

Des weiteren ist ein Kurbelwellenwinkelsensor 36 zur Detektion des Kurbelwellenwinkels einer (nicht gezeigten) Kurbelwelle, mit der ein Kolben 34 verbunden ist, an einer geeigneten Stelle vorgesehen, z. B. innerhalb eines der Maschine zugeordneten (nicht gezeigten) Verteilers. Der Sensor 36 erzeugt ein Zylinderidentifizierungssignal für jeden Zylinder einmal je 720° der Kurbelwellendrehung, ein oberes Totpunktsignal (TDC-Signal) einmal jedesmal, wenn ein Kolben der Maschine den oberen Totpunkt erreicht, und ein Einheitswinkelsignal einmal je 30° Drehung der Kurbelwelle und übermittelt diese Signale dem Mikrorechner 22 über eine gedruckte I/O-Schaltung (E/A-Schaltung) 38.

Der Mikrorechner besitzt eine Zentraleinheit (CPU) 40, einen Nur-Lesespeicher (ROM) 42 und einen Schreib- Lesespeicher (RAM) 44. Die CPU 40 berechnet den maximalen Zylinderdruckwinkel ausgehend von den Ausgangssignalen des Fensterkomparators etc. auf eine Art und Weise, die später beschrieben wird. Basierend auf dem Ausgangssignal des Kurbelwellenwinkelsensors 36 verwendet die CPU 40 auch den ROM 42 und den RAM 44 dazu, die Zündverstellung zu berechnen, so daß der Maximaldruckwinkel regelmäßig in die Nähe von 15° bis 20° nach dem oberen Totpunkt (ATDC) fällt, und gibt Befehle aus, um das Luft/Kraftstoffgemisch im Inneren der Zylinderverbrennungskammer über eine Zündvorrichtung 46, den (nicht gezeigten) Verteiler und Zündkerzen 48 (nur eine gezeigt) zu zünden.

In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung veranschaulicht, bei dem lediglich ein einfacher D/A-Wandler 50 verwendet wird. Der Ausgangsanschluß des D/A-Wandlers 50 ist mit dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß des ersten Komparators 16 und auch mit einem Spannungsteilerkreis 54 verbunden, der von einem Verbindungspunkt 52 abgezweigt ist, und die geteilte Spannung wird an den nichtinvertierenden Eingangsanschluß des zweiten Komparators 18 angelegt. Bei diesem Ausführungsbeispiel bleibt die Differenz zwischen dem ref 1-Eingangssignal zum ersten Komparator 16 und dem ref 2-Eingangssignal zum zweiten Komparator 18 konstant, und es ist möglich, einen einfachen Schaltungsaufbau zu realisieren.

Es wird nun die Funktion der in Fig. 1 und 2 dargestellten Einrichtungen erläutert. Wenn der Zylinderdruckwert, der durch das Ausgangssignal des Drucksensors 10 dargestellt ist, und die durch den Mikrorechner 22 ausgegebenen Referenzsignale dem aus dem ersten und dem zweiten Komparator 16, 18 bestehenden Fensterkomparator zugeführt werden, wird das Ausgangssignal des Fensterkomparators wie in Fig. 3 gezeigt, was gemäß Stand der Technik gut bekannt ist. Wenn das Ausgangssignal des Fensterkomparators in den Mikrorechner 22 eingegeben wird, kann der Mikrorechner 22 ausgehend von den Vorder- und Rückflanken der vom Fensterkomparator ausgegebenen Impulse die Punkte p 1 . . . p 4 bestimmen, bei denen der Wert des Ausgangssignals des Drucksensors 10 mit den Referenzsignalwerten ref 1 und ref 2 zusammenfällt. Durch Zählen der Taktimpulse eines (nicht gezeigten) in den Rechner 22 eingebauten Taktgebers kann die CPU 40 daher die Zeitspanne seit einem vorbestimmten Referenzzeitpunkt wie z. B. demjenigen, bei dem der Kurbelwellenwinkelsensor 36 ein TDC-Signal ausgibt, bis zu jedem der Punkte p 1 . . . p 4 messen. Diese Zeitperioden bzw. Zeitpunkte werden als tp 1 . . . tp 4 definiert. Des weiteren gibt der Spitzenwert-Haltekreis 30 den vom Drucksensor 10 aufgenommenen maximalen Zylinderdruck Pmax an die CPU 40 über den A/D-Wandler 32 aus, so daß die CPU, wie später beschrieben wird, in der Lage ist, dieses Datensignal zur Berechnung der Zeitperiode bis zum Punkt des Auftretens des maximalen Zylinderdrucks zu verwenden, eine Zeit/Winkelumwandlung zum Umwandeln der berechneten Zeitperiode in eine Endgesamtzeit tpmax auszuführen und den umgewandelten Wert als Zeitpunkt zu definieren, der sich an den maximalen Zylinderdruckwinkel R pmax. Es sollte hier festgestellt werden, daß es nicht generell erforderlich ist, daß der maximale Zylinderdruckwinkel R pmax, wie oben beschrieben, einmal in Termen der Zeit berechnet und dann in einen Winkelwert umgewandelt wird, sondern daß es alternativ beispielsweise möglich ist, daß der Kurbelwellenwinkelsensor 36 einmal alle 1 oder 2° Einheitswinkelsignale ausgibt und die oben erwähnten Zeitperioden tp 1, tp 2 . . . direkt erhalten werden, indem die Einheitswinkelsignale aufaddiert werden.

Im folgenden wird die allgemeine Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert, wobei sich die folgenden Schritte ergeben: Das Ausgangssignal eines Zylinderdrucksensors wird mit ersten und zweiten Referenzsignalen ref 1 und ref 2 verglichen (Schritt 60). Die Zeitperioden tp 1, tp 2, tp 3 und tp 4 werden bestimmt, die benötigt werden, damit das Sensorausgangssignal von einem vorbestimmten Punkt zu Punkten p 1, p 2, p 3 und p 4 gelangt, die sich mit den Referenzwerten ref 1 und ref 2 schneiden (Schritt 62). Mittelpunktswerte tp 5 und tp 6 zwischen den entsprechenden Schnittpunktpaaren werden bestimmt (Schritt 64). Der maximale Zylinderdruck Pmax wird bestimmt (Schritt 66). Die Differenz zwischen dem maximalen Zylinderdruck Pmax und einem der Referenzwerte (Pmax - ref 1 oder Pmax - ref 2) wird mit einem Steigungsfaktor α multipliziert, um einen Verschiebungswert Δ t zu erhalten (Schritt 68). Der Verschiebungswert Δ t und der Mittelpunktswert tp 5 oder tp 6 werden addiert, um eine Gesamtzeit tpmax zu erhalten (Schritt 70). Die Gesamtzeit tpmax wird mit einem Zeit/Winkel-Umwandlungsfaktor k multipliziert (Schritt 70) und das Produkt der Multiplikation wird als der maximale Zylinderdruckwinkel R pmax definiert (Schritt 72).

Nun wird die Wirkungsweise mehr im einzelnen unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm von Fig. 5 und das erläuternde Diagramm von Fig. 6 erläutert.

Beim Schritt 100 werden zwei Referenzsignale, nämlich ein erstes Referenzsignal (ref 1) und ein zweites Referenzsignal (ref 2), auf der Basis des Werts des maximalen Zylinderdrucks Pmax eingestellt, der einen Zyklus zuvor detektiert worden ist. (Beim ersten Detektionszyklus werden geeignete Anfangswerte eingestellt.) Da der maximale Zylinderdruck sich abrupt ändern kann, wird das erste Referenzsignal ref 1 in geeigneter Weise niedriger als der einen Zyklus zuvor detektierte maximale Zylinderdruck eingestellt, um auf der sicheren Seite zu sein. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, wird andererseits das zweite Referenzsignal ref 2 auf einen Pegel eingestellt, der höher als der Motorantriebsdruck pmot ist, der erzeugt wird, wenn keine Verbrennung auftritt, um durch einen solchen Antriebsdruck nicht beeinträchtigt zu werden. Bei der in Fig. 2 veranschaulichten Einrichtung wird die Differenz zwischen ref 1 und ref 2 automatisch eingestellt.

Als nächstes wird beim Schritt 102 nach Bestätigung der Ankunft des Kolben-TDC-Signals die Ankunftszeit dieses Signals als Referenzzeitpunkt verwendet, von dem an eine Messung des Zeitablaufs beim Schritt 104 begonnen wird.

Wenn die Ankunft beim Punkt p 1 beim nachfolgenden Schritt 106 bestätigt worden ist, wird beim Schritt 108 die Dauer der verstrichenen Zeit tp 1 bis zum Punkt p 1 im RAM 44 gespeichert.

Wenn die Ankunft beim Punkt p 2 beim Schritt 110 bestätigt worden ist, wird als nächstes in ähnlicher Weise die Dauer der verstrichenen Zeit tp 2 bis zu p 2 im RAM 44 gespeichert, woraufhin tp 3 und tp 4 auf gleiche Weise gemessen und im RAM 44 bis zu der Zeit gespeichert werden, wenn der Schritt 112 beendet worden ist.

Beim folgenden Schritt 114 wird der A/D-umgewandelte Wert, der den maximalen Zylinderdruckwert für den aktuellen Zyklus darstellt, gelesen und dann wird beim Schritt 116 die Summe von tp 1 und tp 4 durch zwei dividiert, um den Mittelpunktswert tp 5 zu erhalten, während beim Schritt 118 der Mittelpunktswert tp 6 zwischen tp 2 und tp 3 auf ähnliche Weise berechnet wird.

Diese Mittelpunktswerte tp 5, tp 6 entsprechen dem Wert des Punkts p 5 auf halbem Wege zwischen p 1 und p 4 und dem Wert des Punkts p 6 auf halbem Weg zwischen p 2 und p 3.

Beim Schritt 120 wird die Differenz zwischen tp 5 und tp 6, Δ tp 5-6 (= tp 6 - tp 5), berechnet, während dieser Wert Δ tp 5-6 beim Schritt 122 durch die Differenz zwischen den Referenzwerten (ref 1 - ref 2) dividiert wird, um einen Steigungsfaktor α zu erhalten. Wie aus Fig. 6 ersehen wird, entspricht dieser Wert geometrisch dem Arcustangens eines Dreiecks, dessen Hypotenuse der Abschnitt einer Linie "X-X′" ist, die die Punkte p 5, p 6 verbindet. Da die Punkte p 5, p 6 auf der Zentrallinie der Wellenform liegen, kann angenommen werden, daß sich der Punkt, bei dem der sich vom Punkt p 6 nach oben erstreckende Abschnitt der Linie "X-X′" die Wellenform des Sensorausgangssignals schneidet, dem Punkt des maximalen Zylinderdrucks annähert.

Beim Schritt 124 wird als nächstes die Differenz zwischen dem maximalen Zylinderdruck und dem zweiten Referenzwert (Pmax - ref 2) mit dem Tangens des Winkels (Steigungsfaktor) α multipliziert, wodurch ein Zeitspannenwert Δ tp 5-7 (der Verschiebungswert Δ t) erhalten wird, der die Dauer des Zeitablaufs zwischen dem Ende der Zeitperiode tp 5 und dem Schnittpunkt der Zentrallinie "X-X′" mit der Wellenform des Sensorausgangssignals darstellt, nämlich zwischen dem Ende der Zeitperiode tp 5 und dem angenäherten Punkt des maximalen Zylinderdrucks. Es ist daher beim nachfolgenden Schritt 126 möglich, durch Addieren von tp 5 und Δ tp 5-7 die Gesamtzeit tpmax zu berechnen, die zwischen dem Punkt von TDC und dem angenäherten Punkt des maximalen Zylinderdrucks verstrichen ist.

Beim Schritt 128 wird tpmax mit einem Zeit/Winkel- Umwandlungsfaktor "k" multipliziert und das Ergebnis wird als der angenäherte maximale Zylinderdruckwinkel R pmax festgelegt. Der Umwandlungsfaktor k wird erhalten als

In diesem Ausführungsbeispiel ist die Berechnung einmal in Termen der Zeit ausgeführt worden und es wurde dann eine Umwandlung in einen Winkelwert vorgenommen. Es sei jedoch festgestellt, daß es alternativ möglich ist, die Punkte entsprechend p 1, p 2 . . . von Anfang an als Winkelwerte zu bestimmen.

In Fig. 7 sind die Zeitbeziehungen veranschaulicht, die sich bei Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung ergeben. Es wird insbesondere zuerst gestattet, daß eine Periode, d. h. ein Zeitintervall, "x" verstreicht, um den Einfluß vom Antriebsdruck pmot zu vermeiden. Anschließend wird der Vergleich während der Periode "y" ausgeführt und die oben erwähnten Berechnungen zur Bestimmung des angenäherten Werts R pmax werden während der Periode "z" ausgeführt. Während der Periode "z" und vor der Periode "x′" des nächsten Zyklus für denselben Zylinder werden auch die Referenzwerte zur Detektion beim nächsten Zyklus eingestellt. Die zur Berechnung des Umwandlungsfaktors "k" verwendete Drehzahl (U/min) wird während der Periode "y" und der benachbarten Abschnitte der anderen Perioden auf Basis der vom Kurbelwellenwinkelsensor 36 ausgegebenen Einheitswinkelsignale bestimmt. In Übereinstimmung mit der obigen Erläuterung wird auch zwischen dem zweiten Referenzsignal ref 2 und dem Antriebsdruck pmot ein vorbestimmter Zwischenraum "ps" eingerichtet. Die Größe dieses Zwischenraums kann, wenn gewünscht, in bezug auf die Maschinendrehzahl (U/min) bestimmt werden.

Fig. 8 ist ein Flußdiagramm, das die Wirkungsweise eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einrichtung veranschaulicht. Wie aus dem Flußdiagramm von Fig. 8 ersichtlich ist, besteht der Unterschied zwischen diesem Ausführungsbeispiel und dem erstbeschriebenen darin, daß auf die Berechnungen bis zur Berechnung des Steigungsfaktors α (Schritte 200 bis 222) folgend der Verschiebungswert Δ tp 6-7 beim Schritt 224 erhalten wird, indem die Differenz zwischen dem maximalen Zylinderdruck Pmax und dem ersten Referenzsignalwert ref 1 mit dem Tangens des Winkels (Steigungsfaktor) α multipliziert wird, und dann wird die Gesamtzeit tpmax beim Schritt 226 erhalten, indem der so berechnete Verschiebungswert zu tp 6 addiert wird. Die vorhergehenden und nachfolgenden Schritte sind dieselben wie bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung.

Mittels der Einrichtung wird das Ausgangssignal des Zylinderdrucksensors mit den Referenzsignalwerten verglichen und der maximale Zylinderdruckwinkel wird dann lediglich daraus abgeleitet, daß arithmetische Operationen am Ergebnis des Vergleichs und am maximalen Ausgangssignalwert des Zylinderdrucksensors ausgeführt werden. Die Genauigkeit der Detektion und des Nachlaufverhaltens bzw. der Folgefunktion während des Betriebs der Maschine mit hoher Drehzahl sind besser, als sie mit einem Analogschaltkreis erhalten werden können. Da die Detektion unter Verwendung einer A/D-Umwandlung mit niedriger Geschwindigkeit erzielt werden kann, besteht kein Bedarf, einen A/D-Wandler zu verwenden, der mit hoher Geschwindigkeit arbeitet. Zusammen mit der Tatsache, daß eine geringere Speicherkapazität benötigt wird, ermöglicht dies eine Detektion des maximalen Zylinderdrucks mit einer wenig kostspieligen Einrichtung.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung läßt sich wie folgt zusammenfassen: Der maximale Zylinderdruckwinkel bei einer Brennkraftmaschine wird dadurch approximiert, daß das Eingangssignal eines Zylinderdrucksensors in einen Fensterkomparator eingegeben wird, das Sensorausgangssignal mit vorbestimmten Referenzsignalwerten verglichen wird, Schnittpunkte des Sensorausgangssignals mit den Werten aus den vom Komparator ausgegebenen Referenzsignalen bestimmt werden, die Zeitspanne zwischen einem vorbestimmten Referenzpunkt, wie z. B. einem Kolben-TDC- Signal, und den Schnittpunkten bestimmt wird, die Mittelpunkte zwischen den entsprechenden Schnittpunktpaaren berechnet werden, die die Mittelpunkte verbindende Linie ausgedehnt bzw. verlängert wird, der Arcustangens der Verlängerung als Anzeigemittel für deren Steigung bestimmt wird, das Produkt des Arcustangens und eines separat bestimmten maximalen Zylinderdrucks bestimmt wird und dieses Produkt dazu verwendet wird, die gesamte Zeitspanne von dem vorbestimmten Referenzzeitpunkt an bis zum Schnittpunkt der Verlängerung mit dem Sensorausgangssignal zu bestimmen, diese Gesamtzeit mit einem Zeit/Winkel-Umwandlungsfaktor multipliziert wird und der so erhaltene Winkel als der angenäherte maximale Zylinderdruckwinkel festgelegt wird.

Claims (5)

1. Einrichtung zur Zylinderdruckdetektion bei einer Brennkraftmaschine mit einem Drucksensor, dessen Ausgangssignal dem Zylinderdruck entspricht, mit Kurbelwellenwinkelsensor, dessen Ausgangssignal die Stellung des dem Zylinder zugeordneten Kolbens in Abhängigkeit von Kurbelwellenwinkellagen bzw. entsprechenden Zeitpunkten festlegt, sowie mit einer von den Ausgangssignalen des Drucksensors und des Kurbelwellenwinkelsensors gespeisten Auswerteeinheit, die eine vom Ausgangssignal des Drucksensors und von Referenzsignalen beaufschlagte Komparatorschaltung aufweist und jeweils denjenigen Zeitpunkt (tpmax) ermittelt, zu dem der maximale Zylinderdruck herrscht, dadurch gekennzeichnet daß die Auswerteeinheit (12) als Komparatorschaltung einen Fensterkomparator (16, 18) mit zwei Referenzsignaleingängen enthält sowie einen Spitzenwert-Haltekreis (30), dem das Ausgangssignal des Drucksensors (10) zugeführt ist, und einen Mikrorechner (22) aufweist, daß der Fensterkomparator (16, 18), der Spitzenwert-Haltekreis (30) und der Kurbelwellenwinkelsensor (36) ausgangsseitig mit den Eingängen des Mikrorechners (22) verbunden sind, daß den Referenzsignaleingängen des Fensterkomparators (16, 18) über den Mikrorechner (22) zwei unterschiedliche Referenzsignale (ref 1, ref 2) zugeführt sind, die zwei unterschiedlichen Druckwerten, die kleiner als der maximale Zylinderdruck sind, entsprechen, und daß der Mikrorechner (22) so ausgelegt ist, daß er zunächst jeweils die vier Zeitpunkte ermittelt, zu denen unmittelbar vor bzw. nach dem Erreichen des maximalen Zylinderdrucks das Ausgangssignal des Drucksensors (10) die beiden Referenzsignale über- und unterschreitet, und danach aus den Werten, die diesen vier Zeitpunkten, den beiden Referenzsignalen und dem Ausgangssignal des Spitzenwert-Haltekreises (30) entsprechen, den Wert für den Zeitpunkt (tpmax) bildet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Referenzsignal (ref 2) höher als der Motorantriebsdruck (pmot) eingestellt ist, der ohne vorhandene Verbrennung erzeugt wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Referenzsignal (ref 2) konstant auf einer vorbestimmten festen Größe gehalten ist, die niedriger als der Wert des ersten Referenzsignals (ref 1) ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei A/D-Wandler (24, 26) zwischen dem Mikrorechner (22) und den beiden Referenzsignaleingängen des Fensterkomparators (16, 18) angeschlossen sind, wobei der Ausgang des D/A-Wandlers für das erste Referenzsignal (ref 1) mit einem nichtinvertierenden Eingang und der Ausgang des D/A-Wandlers für das zweite Referenzsignal mit einem invertierenden Eingang des Fensterkomparators verbunden ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein D/A-Wandler (50) zwischen dem Mikrorechner (22) und den beiden Referenzsignaleingängen des Fensterkomparators (16, 18) angeschlossen ist, wobei der Ausgang des D/A-Wandlers (50) für das erste Referenzsignal (ref 1) direkt mit einem nichtinvertierenden Eingang und für das zweite Referenzsignal (ref 2) über einen Widerstand (54) mit einem invertierenden Eingang des Fensterkomparators verbunden ist.