DE102004045191B3 - Method and arrangement for engine synchronization of internal combustion engines - Google Patents

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Abstract

Die Synchronisation von Verbrennungsmotoren beim Start und im laufenden Betrieb stellt eine wesentliche Aufgabe moderner Motorsteuerungssysteme dar. So müssen insbesondere vor oder beim Start eines Verbrennungsmotors die Winkelstellungen der Nockenwelle und der Kurbelwelle innerhalb kürzester Zeit hinreichend genau bestimmt werden, um eine erhöhte Belastung des Motors und einen erhöhten Schadstoffausstoß beim ersten Zündvorgang zu vermeiden. Es werden daher ein Verfahren und eine Anordnung vorgeschlagen, bei der zunächst ein charakteristisches Signal (126) einer Nockenwelle erfasst wird. Dieses charakteristische Signal (126) wird anschließend einem Mustervergleich mit einem oder mehreren hinterlegten Referenzmustern (410) unterzogen und daraus eine wahrscheinlichste Winkelstellung der Nockenwelle bestimmt. Aus dieser wahrscheinlichsten Winkelstellung der Nockenwelle wird mittels einer bekannten Idealkorrelation die wahrscheinlichste Winkelstellung einer Kurbelwelle errechnet. Das beschriebene Verfahren hat den Vorteil, dass bereits zu Beginn der Drehung der Nockenwelle schnell erste Informationen über die Winkelstellungen gewonnen werden können. Weiterhin ist das beschriebene Verfahren leicht auf neue Typen von Verbrennungsmotoren adaptierbar.The synchronization of internal combustion engines at startup and during operation is an essential task of modern engine control systems. Thus, especially before or at the start of an internal combustion engine, the angular positions of the camshaft and the crankshaft must be determined within a very short time with sufficient accuracy to an increased load on the engine and a To avoid increased pollutant emissions during the first ignition. Therefore, a method and an arrangement are proposed in which first a characteristic signal (126) of a camshaft is detected. This characteristic signal (126) is then subjected to a pattern comparison with one or more stored reference patterns (410) and from this a most probable angular position of the camshaft is determined. From this most likely angular position of the camshaft, the most probable angular position of a crankshaft is calculated by means of a known ideal correlation. The described method has the advantage that even at the beginning of the rotation of the camshaft, first information about the angular positions can be obtained quickly. Furthermore, the described method is easily adaptable to new types of internal combustion engines.

Description

Gebiet der ErfindungTerritory of invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Motorsynchronisation in Verbrennungsmotoren, insbesondere zur Bestimmung einer Winkelstellung einer Nockenwelle und einer Kurbelwelle. Über derartige Verfahren und Anordnungen gewonnene Informationen dienen vorwiegend zum Berechnen optimaler Zündzeitpunkte beim Start und im laufenden Betrieb eines Verbrennungsmotors.The The invention relates to a method and an arrangement for motor synchronization in internal combustion engines, in particular for determining an angular position a camshaft and a crankshaft. About such methods and Arrangements obtained information are used primarily for calculating optimal ignition timing at the start and during operation of an internal combustion engine.

Die Winkelstellungen der Kurbelwelle und der Nockenwelle stellen zwei wesentliche Informationen dar, welche den Betriebszustand eines Verbrennungsmotors (beispielsweise eines Diesel- oder Ottomotors) charakterisieren.The Angular positions of the crankshaft and the camshaft put two essential information representing the operating state of a Internal combustion engine (for example, a diesel or gasoline engine) characterize.

Je nach Typ des Verbrennungsmotors definiert die Winkelstellung der Kurbelwelle exakt die Stellung der Kolben in jedem einzelnen Zylinder. So umfasst beispielsweise ein kompletter Zyklus eines typischen Vierzylinder-Verbrennungsmotors zwei komplette Umdrehungen der Kurbelwelle, also Winkel von 0° bis 720°. Nach zwei Umdrehungen (720°) hat jeder Zylinder des Motors einmal seinen Zyklus durchfahren.ever according to the type of internal combustion engine defines the angular position of Crankshaft exactly the position of the pistons in each cylinder. For example, a complete cycle includes a typical one Four-cylinder internal combustion engine two complete revolutions of the crankshaft, ie angles from 0 ° to 720 °. To has two turns (720 °) every cylinder of the engine will go through its cycle once.

Während die Winkelstellung der Kurbelwelle die Stellung der Kolben im Motor beschreibt, definiert die Winkelstellung der Nockenwelle die Stellung der Einspritzventile. Obwohl die Nockenwelle in der Regel (beispielsweise über einen Zahnriemen) von der Kurbelwelle angetrieben wird, sind die Winkelstellungen der Kurbelwelle und der Nockenwelle nicht notwendigerweise eindeutig korreliert. Dies resultiert zum einen daher, dass die Kurbelwelle i. d. R. eine doppelt so hohe Rotationsgeschwindigkeit aufweist wie die Nockenwelle. Somit entsprechen einer Winkelstellung der Kurbelwelle zwei mögliche Winkelstellungen der Nockenwelle. Weiterhin sind auch mechanische Toleranzen zu beachten, auf Grund derer eine eindeutige Zuordnung der beiden Winkelstellungen von Kurbelwelle und Nockenwelle nicht immer möglich ist. Außerdem wird in vielen modernen Verbrennungsmotoren die Winkelstellung der Nockenwelle relativ zur Winkelstellung der Kurbelwelle mittels verschiedener Aktuatorsysteme verändert, beispielsweise um die optimalen Einspritzzeitpunkte an die Drehzahl des Motors anzupassen.While the Angular position of the crankshaft the position of the pistons in the engine describes the angular position of the camshaft defines the position the injection valves. Although the camshaft usually (for example via a Timing belt) is driven by the crankshaft, the angular positions the crankshaft and the camshaft are not necessarily unique correlated. This results on the one hand, therefore, that the crankshaft i. d. R. has a twice as high rotational speed as the camshaft. Thus correspond to an angular position of the crankshaft two possible ones Angular positions of the camshaft. Furthermore, mechanical Tolerances due to which a clear assignment the two angular positions of the crankshaft and camshaft not always possible is. Furthermore is in many modern internal combustion engines, the angular position of Camshaft relative to the angular position of the crankshaft by means of various Actuator systems changed, for example, the optimal injection times to the speed to adapt to the engine.

Für einen optimalen Betrieb eines Verbrennungsmotors ist es also von essenzieller Bedeutung, die Winkelstellungen der Nockenwelle und der Kurbelwelle absolut bzw. die Winkelstellung einer der beiden Wellen absolut und die relative Winkelstellung der anderen Welle relativ zur ersten Welle zu messen. Aus diesen Informationen über die Winkelstellungen werden dann i. d. R. von einer Motorsteuerungseinheit (Engine Control Unit, ECU) die optimalen Zündzeitpunkte für die einzelnen Kolben sowie andere Steuerungsparameter des Verbrennungsmotors berechnet. Diese Optimierung stellt einen wesentlichen Beitrag nicht nur zu einer optimierten Leistungsfähigkeit und Lebensdauer des Verbren nungsmotors sondern auch zu einer minimierten Schadstoffemission dar.For one Optimum operation of an internal combustion engine is therefore more essential Meaning, the angular positions of the camshaft and the crankshaft absolute or the angular position of one of the two shafts absolutely and the relative angular position of the other shaft relative to the first Measure wave. From this information about the angular positions will be then i. d. R. from an engine control unit (Engine Control Unit, ECU) the optimal ignition times for the individual pistons and other control parameters of the internal combustion engine calculated. This optimization does not make a significant contribution only to an optimized performance and lifetime of the Combustion engine but also to a minimized pollutant emission represents.

Insbesondere das Timing des Startzeitpunkts des Verbrennungsmotors stellt hier einen wichtigen Optimierungsvorgang dar. Da beim Start des Verbrennungsmotors in standardisierten Abgasuntersuchungen ca. 70% der gesamten emittierten Schadstoffe des Verbrennungsmotors entstehen, hat eine Optimierung des Startvorgangs einen wesentlichen Einfluss auf die Umweltverträglichkeit des Verbrennungsmotors. Weiterhin können, je nach Typ des Verbrennungsmotors, falsche Zündzeitpunkte auch zu einer Beschädigung des Motors oder zu einer verstärkten Abnutzung führen.Especially the timing of the starting time of the internal combustion engine is here an important optimization process. Since at the start of the internal combustion engine in standardized emissions tests about 70% of the total emitted pollutants of the internal combustion engine has an optimization of the starting process a significant impact on the environmental performance of the internal combustion engine. Furthermore, depending on the type of internal combustion engine, wrong ignition times also to one damage of the engine or to a reinforced one Wear and tear.

Die Winkelstellung der Kurbelwelle wird typischerweise mittels einer sogenannten Geberscheibe auf der Kurbelwelle erfasst. Bei dieser Geberscheibe handelt es sich meist um eine metallische Zahnscheibe, deren Drehung üblicherweise mittels eines induktiven Sensors erfasst wird. Typische Geberscheiben für Vierzylindermotoren weisen beispielsweise 60 Zähne auf, was einer Anzahl von 120 Zähnen für einen kompletten Zyklus von 720°, also einem Zahn pro 6° Winkelstellung, entspricht. Dabei verändert sich, sobald sich ein Zahn der Geberscheibe einer Induktionsspule des Sensors nähert, das Magnetfeld in der Spule, wodurch ein Strom in der Spule induziert wird. Die Frequenz dieses zeitlich veränderlichen Stroms ist ein Maß für die Drehzahl der Kurbelwelle. Auch andere Arten von Sensoren, wie beispielsweise optische oder magnetische Sensoren, sind grundsätzlich einsetzbar.The Angular position of the crankshaft is typically by means of a so-called encoder disc detected on the crankshaft. At this Encoder disc is usually a metallic toothed disc, their rotation usually is detected by an inductive sensor. Typical encoder discs for four-cylinder engines For example, have 60 teeth on what a number of 120 teeth for one complete cycle of 720 °, one tooth per 6 ° angular position, equivalent. It changes, as soon as a tooth of the encoder disk of an induction coil of the Sensors approaching, the magnetic field in the coil, which induces a current in the coil. The frequency of this time-varying current is a measure of the speed the crankshaft. Other types of sensors, such as optical or magnetic sensors, are basically usable.

Um aus dem periodischen Signal der Drehzahlmessung auch auf eine absolute Stellung der Kurbelwelle schließen zu können, werden meist Lücken in die Zähne der Geberscheibe eingebaut, wobei die Lücken typischerweise ein bis zwei Zähne umfassen. Eine Lücke im periodischen Signal der Drehzahlmessung stellt also einen bekannten Referenzpunkt dar, welcher eine bekannte Winkelstellung der Kurbelwelle (beispielsweise 0°) angibt. Auf diese Weise lässt sich die Stellung der Kurbelwelle und damit ein wichtiger Parameter des Betriebzustands des Verbrennungsmotors anhand des Signals exakt bestimmen.Around from the periodic signal of the speed measurement also to an absolute Close position of crankshaft to be able to are usually gaps in the teeth the encoder disc installed, the gaps typically one to include two teeth. A gap in the periodic signal of the speed measurement thus provides a known Reference point, which is a known angular position of the crankshaft (for example 0 °) indicates. That way the position of the crankshaft and thus an important parameter the operating state of the internal combustion engine based on the signal exactly determine.

Die Winkelstellung der Nockenwelle wird auf ähnliche Weise bestimmt. Allerdings werden dabei i. d. R. keine Geberscheiben mit periodischen "Zähnen" verwendet, sondern (je nach Hersteller des Verbrennungsmotors) unterschiedlich codierte Geberscheiben. So können beispielsweise die Zähne auf der Geberscheibe unterschiedliche Längen aufweisen. Wird die Nähe eines derartigen Zahnes (mit grundsätzlich den selben Sensoren wie bei der Geberscheibe der Kurbelwelle) gemessen und digitalisiert, so kann dann beispielsweise die Anwesenheit eines Zahnes durch ein "High"-Signal (z. B. ein TTL-High), die Abwesenheit eines Zahnes (Zahnlücke) durch ein "Low"-Signal (z. B. ein TTL-Low) dargestellt werden. Das Signal einer Nockenwelle stellt also eine Abfolge von High- und Low-Segmenten unterschiedlicher Längen dar, wobei sich das Signal spätestens nach einer kompletten Umdrehung der Nockenwelle wiederholt. Die genaue Abfolge der Signale variiert von Motorhersteller zu Motorhersteller.The angular position of the camshaft is determined in a similar manner. However, there are usually no encoder discs with periodic "tough but different (depending on the manufacturer of the internal combustion engine) donors encoded discs.So, for example, the teeth on the encoder disc have different lengths is the proximity of such a tooth (basically with the same sensors as the sensor disc of the crankshaft) measured and digitized Thus, for example, the presence of a tooth by a "high" signal (eg a TTL high), the absence of a tooth (tooth gap) by a "low" signal (eg a TTL low The signal of a camshaft thus represents a sequence of high and low segments of different lengths, the signal repeating itself after a complete revolution of the camshaft at the latest.

Zur Motorsynchronisation stehen der Motorsteuerungseinheit also neben den Signalen der Kurbelwelle und der Nockenwelle Informationen darüber zur Verfügung, wie das Signal der Nockenwelle codiert ist, d. h. Informationen über die Einteilung einer 360°-Umdrehung der Nockenwelle in High- und Low-Signale. Weiterhin werden von den Herstellern der Verbrennungsmotoren Informationen darüber vorgegeben, wie die Flanken (also die Wech sel zwischen High- und Low-Signalen oder umgekehrt) des Signals der Nockenwelle im Idealfall relativ zu dem bzw. den Referenzsignalen der Kurbelwelle angeordnet sind. Wie oben bereits beschrieben, können diese relativen Winkelstellungen zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle jedoch variieren.to Motor synchronization stand next to the engine control unit the information about the crankshaft and camshaft signals available how the signal of the camshaft is coded, d. H. Information about the Division of a 360 ° turn the camshaft in high and low signals. Furthermore, from the Manufacturers of internal combustion engines provided information about like the edges (ie the alternation between high and low signals or vice versa) of the signal of the camshaft in the ideal case relatively are arranged to the or the reference signals of the crankshaft. As already described above, can these relative angular positions between crankshaft and camshaft however, they vary.

In herkömmlichen Verfahren zur Motorsynchronisation wird beim Start eines Verbrennungsmotors das Signal der Nockenwelle unmittelbar mit dem Signal der Kurbelwelle verglichen. So kann beispielsweise ermittelt werden, in welchem zeitlichen Verhältnis bestimmte Flanken des Nockenwellensignals zu bestimmten Flanken des Kurbelwellensignals auftreten. Beispielsweise können die Zeitpunkte des Auftretens verschiedener steigender Flanken im Nockenwellensignal mit dem Referenzzeitpunkt des Auftretens der Zahnlücke im Kurbelwellensignal verglichen werden. Daraus lässt sich dann mittels verschiedener Algorithmen auf eine relative Winkelstellung zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle schließen. Aus dem Zeitpunkt des Auftretens der Zahnlücke im Kurbelwellensignal wiederum lässt sich die absolute Winkelstellung der Kurbelwelle ermitteln, so dass der Motor nun vollständig synchronisiert ist.In usual Method for engine synchronization is at the start of an internal combustion engine the signal of the camshaft directly with the signal of the crankshaft compared. For example, it can be determined in which temporal relationship certain edges of the camshaft signal to certain edges the crankshaft signal occur. For example, the Times of occurrence of various rising edges in the camshaft signal with the reference time of occurrence of the tooth gap in the crankshaft signal be compared. Leave it then using different algorithms on a relative angular position Close between crankshaft and camshaft. From the date of Occurrence of the tooth gap in the crankshaft signal in turn leaves determine the absolute angular position of the crankshaft so that the engine is now complete is synchronized.

Bekannte Verfahren bzw. Vorrichtungen zur Motorsynchronisation sind in der DE 43 28 584 A1 , DE 42 32 879 C2 und in der DE 34 31 232 C2 offenbart.Known methods and devices for motor synchronization are in the DE 43 28 584 A1 . DE 42 32 879 C2 and in the DE 34 31 232 C2 disclosed.

Die DE 43 28 584 A1 zeigt eine Schaltung zum Synchronisieren eines elektrischen Winkelpositionsgebers. Dazu werden durch eine Mustererfassungsschaltung elektronische Pulsmuster bereitgestellt, die Marken auf einem Rotor entsprechen. Die Pulsmuster werden zur Bestimmung der derzeitigen Winkelposition des Rotors mit in einem Speicher abgelegten Mustern verglichen. Die Syn chronisationsschaltung gibt dann geeignete Betriebsparameterwerte und Synchronisiersignale an den Winkelpositionsgeber aus.The DE 43 28 584 A1 shows a circuit for synchronizing an electrical Winkelpositionsgebers. For this purpose, a pattern detection circuit provides electronic pulse patterns corresponding to marks on a rotor. The pulse patterns are compared with stored patterns in a memory to determine the current angular position of the rotor. The synchronizing circuit then outputs suitable operating parameter values and synchronizing signals to the angular position transmitter.

In der DE 42 32 879 C2 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung eines Kurbelwinkels und einer Zylinderzahl einer Brennkraftmaschine offenbart. Vorsprünge auf einem mit einer Nockenwelle verbundenen Rotationselement werden abgetastet und entsprechende Impulsmuster erzeugt. Die erzeugten Impulsmuster werden mit bestimmten, festgelegten Mustern verglichen und demgemäß der Kurbelwinkel und die Zylinderzahl bestimmt.In the DE 42 32 879 C2 For example, an apparatus and a method for determining a crank angle and a cylinder number of an internal combustion engine are disclosed. Projections on a rotating element connected to a camshaft are scanned and corresponding pulse patterns are generated. The generated pulse patterns are compared with certain, fixed patterns, and accordingly, the crank angle and the number of cylinders are determined.

Durch die DE 34 31 232 C2 wird eine Vorrichtung zur Anzeige der Winkellage einer Motorkurbelwelle offenbart. Die Vorrichtung umfasst zwei Messwertumformer, mit einer von einer Nockenwelle angetriebenen Fahnenscheibe und einer von der Nockenwelle oder der Kurbelwelle angetriebenen Zahnscheibe. Mittels Sensoren, die der Fahnenscheibe und der Zahnscheibe zugeordnet sind, werden durch die Messwertumformer Signale erzeugt, die mit gespeicherten Signalen verglichen werden, um so die Position der Kurbelwelle zu bestimmen.By the DE 34 31 232 C2 a device for indicating the angular position of an engine crankshaft is disclosed. The device comprises two transducers, with a camshaft driven pulley and a toothed pulley driven by the camshaft or crankshaft. By means of sensors associated with the flagpole and the toothed pulley, signals are generated by the transducers which are compared with stored signals to determine the position of the crankshaft.

Diese Verfahren haben jedoch einige gravierende Nachteile, welche insbesondere damit zusammenhängen, dass zumeist die zeitliche Abfolge zweier oder mehrerer unterschiedlicher Ereignisse registriert wird. So bereitet der zeitliche Vergleich des Auftretens bestimmter Signale insbesondere in Echtzeitsystemen, worum es sich bei typischen Motorsteuerungseinheiten i. d. R. handelt, große Probleme. Diese Probleme hängen damit zusammen, dass von der Motorsteuerungseinheit zahlreiche Signale fast gleichzeitig verarbeitet werden müssen. Den verschiedenen Signalen werden dabei unterschiedliche Prioritäten (Interrupt Le vels) zugeordnet, welche die Reihenfolge ihrer Verarbeitung beeinflussen. So kann es jedoch sein, dass beispielsweise ein in der Realität zeitlich später auftretendes Signal (z. B. eine aufsteigende Flanke im Nockenwellensignal) auf Grund einer höheren Priorität von der Motorsteuerungseinheit früher registriert wird als ein in der Realität früher auftretendes Signal (z. B. eine Zahnlücke im Kurbelwellensignal). Dieses Problem, welches man auch als "Interrupt Latency" bezeichnet, führt bei einer anschließenden Signalverarbeitung häufig zu unlösbaren Schwierigkeiten.These However, processes have some serious disadvantages, which in particular associated with it, that usually the time sequence of two or more different Events is registered. This is how the time comparison prepares the occurrence of certain signals, especially in real-time systems, what are typical engine control units i. d. R. acts, size Problems. These problems are hanging associated with that of the engine control unit numerous signals must be processed almost simultaneously. The different signals different priorities (interrupt le vels) are assigned, which affect the order of their processing. So can however, it may be that, for example, one is in time later occurring signal (eg a rising edge in the camshaft signal) due to a higher priority is registered by the engine control unit earlier than a in reality earlier occurring signal (eg a tooth gap in the crankshaft signal). This problem, which is also called "interrupt latency", leads to a subsequent signal processing often too insoluble Difficulties.

Weiterhin haben die beschriebenen Verfahren den Nachteil, dass jeweils einzelne Zeitpunkte registriert und miteinander verglichen werden. Kommt es bei der Detektion bestimmter Ereignisse zu Ungenauigkeiten oder Messfehlern, so kann dies zu einer falschen Motorsynchronisation mit teilweise fatalen Folgen führen.Furthermore, the described methods have the disadvantage that in each case individual times are registered and compared with one another. comes It may lead to a false motor synchronization with some fatal consequences in the detection of certain events to inaccuracies or measurement errors.

Weiterhin haben die beschriebenen Verfahren den Nachteil, dass i. d. R. die Motorsynchronisation sehr langsam erfolgt. So ist häufig ein großer Bruchteil einer Umdrehung der Nockenwelle oder sogar eine ganze Umdrehung oder mehr erforderlich, bis die Winkelstellungen von Kurbelwelle und Nockenwelle bestimmt sind. Dadurch wird beispielsweise der Start eines Motors erheblich verzögert.Farther the described methods have the disadvantage that i. d. R. the Motor synchronization is very slow. This is often the case big fraction one revolution of the camshaft, or even one complete revolution or more required until the angular positions of crankshaft and camshaft are determined. This will be the start, for example a motor significantly delayed.

Außerdem haben die beschriebenen Verfahren den Nachteil, dass die verwendeten Algorithmen stark von der tatsächlichen Gestaltung der Codierung des Nockenwellensignals abhängig sind. Wechselt der Hersteller des Verbrennungsmotors die Codierung oder soll das Verfahren für einen neuen Typ eines Verbrennungsmotors eingesetzt werden, so ist eine vollständige Abänderung des eingesetzten Algorithmus erforderlich.Besides, have the described methods have the disadvantage that the algorithms used strong from the actual Design of the coding of the camshaft signal are dependent. If the manufacturer of the internal combustion engine changes the coding or should the procedure for a new type of internal combustion engine are used, so is a full amendment of the algorithm used.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anordnung und ein Verfahren anzugeben, um die bestehenden Möglichkeiten zur Motorsynchronisation zu verbessern und die beschriebenen Nachteile der bekannten Verfahren ganz oder teilweise zu vermeiden.task The invention therefore relates to an arrangement and a method, to the existing possibilities to improve engine synchronization and the disadvantages described to avoid the known method in whole or in part.

Lösungsolution

Diese Aufgabe wird durch die Erfindungen mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.These The object is achieved by the inventions having the features of the independent claims. advantageous Further developments of the inventions are characterized in the subclaims.

Es wird ein Verfahren zur Motorsynchronisation eines mindestens eine Nockenwelle aufweisenden Verbrennungsmotors vorgeschlagen, welches folgende Schritte aufweist. Die angeführten Schritte müssen nicht notwendigerweise in der dargestellten Reihenfolge durchgeführt werden. Es können auch einer oder mehrere Schritte parallel durchgeführt werden. Neben den dargestellten Schritten können auch weitere, nicht aufgeführte Schritte durchgeführt werden. Gleichzeitig wird eine Anordnung vorgeschlagen, in der das beschriebene Verfahren in einer der dargestellten Ausführungsformen realisiert werden kann.It is a method for motor synchronization of at least one Camshaft having internal combustion engine proposed, which following Steps has. The cited Need to take steps not necessarily be performed in the order shown. It can one or more steps can be performed in parallel. In addition to the steps shown, there are also other unlisted steps be performed. At the same time, an arrangement is proposed in which the described Method can be realized in one of the illustrated embodiments can.

Einer oder mehrere Sensoren erfassen ein charakteristisches Signal der Nockenwelle als Funktion einer Fortschrittsvariablen während eines vorgegebenen Intervalls dieser Fortschrittsvariablen. Das charakteristische Signal der Nockenwelle soll dabei mindestens ein charakteristisches Muster aufweisen.one or several sensors detect a characteristic signal of Camshaft as a function of a progress variable during a predetermined interval of these progress variables. The characteristic Signal of the camshaft should be at least one characteristic Have pattern.

Anschließend wird das erfasste charakteristische Signal der Nockenwelle mit einem oder mehreren Referenzmustern für charakteristische Signale der Nockenwelle verglichen. Allein aus dem Vorliegen einer teilweisen oder vollständigen Übereinstimmung des erfassten charakteristischen Signals der Nockenwelle mit mindestens einem der Referenzmuster für charakteristische Signale der Nockenwelle wird darauf geschlossen, dass mit einer Wahrscheinlichkeit WN eine Winkelstellung XN der Nockenwelle vorliegt.Subsequently, will the detected characteristic signal of the camshaft with a or more reference patterns for characteristic signals of the camshaft compared. Alone the existence of a partial or complete compliance of the recorded characteristic signal of the camshaft with at least one the reference pattern for characteristic signals of the camshaft is closed, that with a probability WN an angular position XN of Camshaft is present.

Wie oben dargestellt, kann es sich bei dem charakteristischen Signal der Nockenwelle beispielsweise um das Signal einer Geberscheibe der Nockenwelle handeln, welches beispielsweise mittels magnetischer oder induktive Sensoren aufgenommen wird. Vorzugsweise handelt es sich bei diesem charakteristischen Signal um ein digitales Signal, also ein Signal mit zwei festen möglichen Signalpegeln, beispielsweise um ein TTL-Signal. Dabei muss das charakteristische Signal nicht notwendigerweise von Anfang an in digitaler Form vorliegen, sondern kann beispielsweise als analoges Signal erfasst und anschließend durch einen Analog-Digital-Konverter in ein digitales Signal umgewandelt werden.As As shown above, the characteristic signal may be the camshaft, for example, the signal of a donor disk act the camshaft, which for example by means of magnetic or inductive sensors is recorded. Preferably it is This signal is a digital signal, so a signal with two fixed possible Signal levels, for example, a TTL signal. The characteristic Signal is not necessarily in digital form from the beginning, but can be detected for example as an analog signal and then by converted an analog-to-digital converter into a digital signal become.

Bei der Fortschrittsvariablen handelt es sich um eine Variable, welche einen Fortschritt, d. h. einen zeitlichen Verlauf im weitesten Sinne, charakterisiert. Der Begriff der Fortschrittsvariablen ist dabei sehr weit aufzufassen. In der Regel wird es sich bei dieser Fortschrittsvariablen um eine Zeit, beispielsweise die interne Zeit (Clock) eines Mikrocomputers, handeln. Es können jedoch auch andere Fortschrittsvariablen eingesetzt werden, welche nicht notwendigerweise gleichmäßig mit der Zeit verlaufen. So kann beispielsweise auch ein periodisches Signal einer Geberscheibe einer Kurbelwelle als "Zeitzähler" und somit als Fortschrittsvariable dienen.at the progress variable is a variable which an advance, d. H. a temporal course in the broadest sense, characterized. The concept of the progress variable is included to be understood very broadly. In general, this progress variable will be at one time, for example the internal time (clock) of a microcomputer, act. It can However, other progress variables are used, which not necessarily even with of time. For example, a periodic Signal of a sensor disk of a crankshaft as a "time counter" and thus as a progress variable serve.

Als charakteristisches Muster im charakteristischen Signal der Nockenwelle kann dabei eine Vielzahl von verschiedenen Mustern dienen. Entscheidend ist, dass das charakteristische Signal der Nockenwelle mindestens zwei markante Punkte aufweist, an denen sich das charakteristische Signal der Nockenwelle merklich ändert und deren zugehörige Werte der Fortschrittsvariablen bestimmt werden können.When Characteristic pattern in the characteristic signal of the camshaft can serve a variety of different patterns. critical is that the characteristic signal of the camshaft at least has two distinctive points where the characteristic Signal of the camshaft noticeably changes and their associated values the progress variable can be determined.

Falls es sich bei dem charakteristischen Signal der Nockenwelle um ein digitales Signal handelt, so bieten sich als charakteristische Muster insbesondere verschiedene Abfolgen fallender oder steigender Flanken an. Ein charakteristisches Muster kann also beispielsweise darin bestehen, dass eine steigende Flanke (charakteristischer Punkt mit messbarer Signaländerung) von einer 25 Einheiten dauernden "High"-Phase, gefolgt von einer fallenden Flanke, gefolgt von einer 50 Einheiten dauernden "Low"-Phase, gefolgt wiederum von einer steigenden Flanke, auftritt. Ein Muster besteht also in diesem Fall aus der Abfolge bestimmter steigender und fallender Flanken mit der zwischenliegenden Phasen konstanten Signals einer festgelegten Anzahl von Einheiten der Fortschrittsvariablen.If the characteristic signal of the camshaft is a digital signal, different sequences of falling or rising flanks are particularly suitable as characteristic patterns. For example, a characteristic pattern may consist of a rising edge (characteristic point with measurable signal change) of a 25-unit "high" phase followed by a falling flan ke, followed by a 50-unit "low" phase, followed again by a rising edge. A pattern in this case consists of the sequence of certain rising and falling edges with the intermediate phases constant signal of a fixed number of units of the progress variable.

Das vorgegebene Intervall der Fortschrittsvariablen, über welches das charakteristische Signal der Nockenwelle erfasst wird, muss nicht notwendigerweise fest vorgegeben sein. Es kann sich beispielsweise auch um ein Intervall handeln, bei dem ab einem gewissen Zeitpunkt (z. B. dem Start einer Motorsteuerung) ständig das charakteristische Signal der Nockenwelle erfasst wird.The given interval of the progress variable, over which the characteristic signal of the camshaft is detected must not necessarily fixed. It may be, for example also act at an interval where at a certain time (eg the start of a motor control) constantly the characteristic Signal of the camshaft is detected.

Das bisher gemessene charakteristische Signal der Nockenwelle wird dann beispielsweise zu jedem Zeitpunkt ganz oder abschnittsweise mit einem oder mehreren Referenzmustern verglichen. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn diese Referenzmuster in einer Tabelle, vorzugsweise einer elektronischen Tabelle (z. B. einer Lookup-Table) hinterlegt sind. Im Falle eines digitalen Signals ist dies wiederum besonders einfach, da lediglich Zeitintervalle (bzw. Intervalle der Fortschrittsvariablen) zwischen den steigenden bzw. fallenden Flanken in der Tabelle hinterlegt werden müssen. So könnte beispielsweise im oben genannten Beispiel ein entsprechendes Referenzmuster gespeichert werden in der Form: "steigend – 25 – fallend – 50 steigend".The So far measured characteristic signal of the camshaft is then For example, at any time in whole or in sections with compared to one or more reference patterns. Especially advantageous it is there if these reference patterns in a table, preferably an electronic table (eg a lookup table) are stored. In the case of a digital signal, this is again particularly easy since only time intervals (or intervals of the progress variables) stored between the rising and falling edges in the table Need to become. So could For example, in the example above, a corresponding reference pattern stored in the form: "rising - 25 - falling - 50 rising".

In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind das bzw. die Referenzmuster derart gewählt, dass kein Referenzmuster in einem anderen Referenzmuster enthalten ist. In anderen Worten, das bzw. die Referenzmuster sind die "kleinsten Einheiten", aus denen sich das charakteristische Signal der Nockenwelle zusammensetzt. Vorteilhafterweise ist das charakteristische Signal der Nockenwelle periodisch, wobei sich das charakteristische Signal der Nockenwelle während einer Periode vollständig aus dem bzw. den Referenzmustern zusammensetzt. Das heißt, das charakteristische Signal der Nockenwelle sollte sich aus einer Überlagerung der Referenzmuster ergeben, wobei die Referenzmuster in beliebiger Reihenfolge aneinander gereiht werden können und wobei auch einzelne Referenzmuster mehrfach auftreten können.In an advantageous embodiment, the or the reference pattern chosen so that no reference pattern contained in another reference pattern is. In other words, the reference pattern (s) are the "smallest units" that make up the characteristic signal of the camshaft is composed. advantageously, is the characteristic signal of the camshaft periodically, with the characteristic signal of the camshaft during a period completely off the reference pattern (s). That is, the characteristic Signal the camshaft should be from a superimposition of the reference pattern result, with the reference pattern in any order to each other can be ranked and wherein also individual reference patterns can occur multiple times.

Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass auf diese Weise das charakteristische Signal der Nockenwelle vollständig von den Referenzmustern erfasst wird. Bei einem Vergleich des charakteristischen Signals der Nockenwelle mit den Referenzmustern ist also daher sichergestellt, dass zu jedem Zeitpunkt bzw. in jedem Intervall der Fortschrittsvariablen ein oder mehrere "passende" (d. h. ganz oder teilweise übereinstimmende) Referenzmuster existieren. Dies erhöht die Geschwindigkeit des Verfahrens erheblich.These Training has the advantage that in this way the characteristic Signal of the camshaft completely is detected by the reference patterns. In a comparison of the characteristic Signal of the camshaft with the reference patterns is therefore ensured, that at any time or in any interval of progress variables one or more "matching" (ie completely or partially matching) Reference patterns exist. This increases the speed of the Procedure considerably.

Der Vergleich des erfassten charakteristischen Signals der Nockenwelle mit den hinterlegten Referenzmustern kann ganz oder auch abschnittsweise erfolgen. Dabei können nicht nur vollständige Übereinstimmungen erfasst werden, sondern auch teilweise Übereinstimmungen. Auf diese Weise kann beispielsweise schon ein Vergleich durchgeführt werden, wenn das Intervall der Fortschrittsvariablen, während dessen das charakteristische Signal der Nockenwelle erfasst wurde, noch kürzer ist als die Intervalle, für welche die Referenzmuster hinterlegt sind. So kann beispielsweise, nachdem das charakteristische Signal der Nockenwelle über ein Intervall von 25 Einheiten der Fortschrittsvariablen erfasst worden ist, ein Vergleich mit Referenzmustern durchgeführt werden, welche eine Länge von 50 Einheiten der Fortschrittsvariablen umfassen. Es kann in diesem Fall zwar fast nie auf eine vollständige Identität geschlossen werden, aber es kann beispielsweise geschlossen werden, dass das erfasste charakteristische Signal der Nockenwelle bei zehn hinterlegten Referenzmustern "mit den Referenzmustern 2, 5 oder 7 übereinstimmen könnte". Andere Referenzmuster können hingegen ausgeschlossen werden.Of the Comparison of the detected characteristic signal of the camshaft with the stored reference patterns can be completely or in sections respectively. It can not just complete matches but also partial matches. To this Way, for example, a comparison can already be made, if the interval of the progress variable, during which the characteristic Signal of the camshaft has been detected, even shorter than the intervals, for which the reference patterns are stored. For example, after the characteristic signal of the camshaft over an interval of 25 units the progress variable has been captured, a comparison with Reference samples performed which are a length of 50 units of progress variables. It can be in Although this case almost never closed on a complete identity but it can be concluded, for example, that the recorded characteristic signal of the camshaft with ten stored reference patterns "with the reference patterns 2, 5 or 7 match could ". Other reference patterns can be excluded.

Jedem hinterlegten Referenzmuster entspricht i. d. R. eine bestimmte Winkelstellung der Nockenwelle. Aus dem Vergleich des charakteristischen Signals der Nockenwelle mit dem bzw. den Referenzmustern kann daher auf eine bestimmte Winkelstellung der Nockenwelle geschlossen werden. Liegt keine vollständige Über einstimmung des erfassten charakteristischen Signals der Nockenwelle mit einem einzelnen Referenzmuster vor (beispielsweise weil noch über einen zu kurzen Zeitraum bzw. ein zu kurzes Intervall der Fortschrittsvariablen gemessen wurde), so kann eine Übereinstimmung mit mehreren Referenzmustern in Frage kommen. In diesem Fall wird aus den Übereinstimmungen eine wahrscheinlichste Winkelstellung WN der Nockenwelle berechnet. Im einfachsten Fall ergibt sich diese wahrscheinlichste Winkelstellung als (ggf. gewichteter) Mittelwert der nach dem Vergleich mit den verschiedenen Referenzmustern in Frage kommenden hinterlegten Winkelstellungen. So kann beispielsweise der Vergleich ergeben haben, dass Referenzmuster 2, entsprechend einer Winkelstellung von 240°, und Referenzmuster 4, entsprechend einer Winkelstellung von 340°, eine mögliche Übereinstimmung mit dem bisher gemessenen Verlauf des charakteristischen Signals der Nockenwelle aufweisen können. Dementsprechend könnte das Verfahren das Ergebnis liefern, dass die wahrscheinlichste Winkelstellung XN der Nockenwelle bei 290° liegt.Each deposited reference pattern corresponds to i. d. R. a certain angular position the camshaft. From the comparison of the characteristic signal The camshaft with the reference pattern (s) can therefore be up a certain angular position of the camshaft are closed. Is not complete agreement over the detected characteristic signal of the camshaft with a single Reference pattern before (for example, because too short a period or too short an interval of the progress variable was), so can a match come with several reference patterns in question. In this case will from the matches calculates a most likely angular position WN of the camshaft. In the simplest case, this most probable angular position results as (possibly weighted) mean of the after comparison with the various reference patterns in question deposited angle positions. For example, the comparison may have revealed that reference pattern 2, corresponding to an angular position of 240 °, and reference pattern 4, respectively an angular position of 340 °, a possible match with the hitherto measured course of the characteristic signal may have the camshaft. Accordingly could the procedure will yield the result that the most probable angular position XN of the camshaft is at 290 °.

Eine gewichtete Mittelwertbildung könnte beispielsweise dann gerechtfertigt sein, wenn die Übereinstimmung des erfassten charakteristischen Signals der Nockenwelle mit einzelnen Referenzmustern unterschiedlich hoch ist. So könnten Referenzmuster mit höherer Übereinstimmung bei der Mittelwertbildung stärker gewichtet werden als Referenzmuster mit geringerer Übereinstimmung.A weighted averaging could be justified, for example, if the Match of the detected characteristic signal of the camshaft with individual reference patterns is different. Thus, higher-averaged reference patterns could be weighted more heavily than lower-match reference patterns.

In einer vorteilhaften Weiterbildung wird auch eine Wahrscheinlichkeit ermittelt, mit der die tatsächliche Winkelstellung der Nockenwelle mit dieser ermittelten wahrscheinlichsten Winkelstellung XN übereinstimmt. Diese Wahrscheinlichkeit kann beispielsweise in Prozent oder auch in Form einer Varianz oder ei ner Standardabweichung angegeben werden. So errechnet sich beispielsweise im obigen Fall für die Standardabweichung Delta(XN) ein Wert von 50°, so dass die tatsächliche Winkelstellung der Nockenwelle mit ca. 68% Wahrscheinlichkeit in einem Bereich 290°±50° liegt.In An advantageous development is also a probability determines with which the actual Angular position of the camshaft with this most likely determined Angle position XN matches. This probability can be, for example, in percent or also in the form of a variance or a standard deviation. So calculated in the above case for the standard deviation delta (XN), for example a value of 50 °, so that the actual Angular position of the camshaft with approx. 68% probability in a range of 290 ° ± 50 °.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens weist der Verbrennungsmotor zusätzlich mindestens eine Kurbelwelle auf. Das Verfahren kann nun derart ausgestaltet sein, dass eine bestimmte Idealkorrelation zwischen der Winkelstellung XN der Nockenwelle und einer Winkelstellung XK der Kurbelwelle vorgegeben ist. Diese Idealkorrelation kann beispielsweise lauten: Eine Winkelstellung von 20° der Nockenwelle entspricht im Idealfall einer Winkelstellung der Kurbelwelle von 615°.In an advantageous development of the method, the internal combustion engine additionally at least one crankshaft. The method can now be configured in this way be that a certain ideal correlation between the angular position XN of the camshaft and an angular position XK of the crankshaft specified is. For example, this ideal correlation may be: An angular position from 20 ° of Camshaft ideally corresponds to an angular position of the crankshaft of 615 °.

Wie oben bereits beschrieben, handelt es sich bei dieser Idealkorrelation jedoch nicht um eine exakte Korrelation. Die Umrechnung der Winkelstellung der Nockenwelle in die Winkelstellung der Kurbelwelle kann auf Grund von mechanischen Toleranzen von der tatsächlichen Winkelstellung der Kurbelwelle abweichen. Weiterhin wird, wie ebenfalls oben beschrieben, im Betrieb moderner Motoren mittels verschiedener Aktuatorsysteme auch (abhängig vom Drehzahlbereich) die Winkelstellung der Nockenwelle relativ zur Winkelstellung der Kurbelwelle verdreht, um beispielsweise den optimalen Einspritzzeitpunkt auf die Drehzahl des Verbrennungsmotors anzupassen. Wird der Motor nun abgeschaltet, so bleiben die Aktuatorsysteme in einer unbekannten Stellung stehen, so dass die relative Verdrehung der Nockenwelle von der "Idealposition" beim erneuten Anlassen des Verbrennungsmotors unbekannt ist. Es können sich dadurch Abweichungen von der Idealkorrelation um mehrere 10° ergeben.As already described above, is this ideal correlation but not an exact correlation. The conversion of the angular position the camshaft in the angular position of the crankshaft can due to of mechanical tolerances of the actual angular position of the Deviate crankshaft. Furthermore, as also described above, in operation of modern engines by means of various actuator systems also (dependent from the speed range) the angular position of the camshaft relative rotated to the angular position of the crankshaft, for example, the optimal injection timing on the speed of the engine adapt. If the engine is now switched off, the actuator systems remain stand in an unknown position, so that the relative rotation the camshaft from the "ideal position" when restarting the Internal combustion engine is unknown. It can thereby deviations from the ideal correlation of several 10 °.

Bei der so ermittelten Winkelstellung XK der Kurbelwelle handelt es sich also wiederum nur um einen wahrscheinlichsten Wert. Wiederum kann also eine gewisse Wahrscheinlichkeit WK angegeben werden, dass die tatsächliche Winkelstellung der Kurbelwelle mit diesem so ermittelten Wert XK übereinstimmt. In diese Wahrscheinlichkeit WK sind dabei i. d. R. nicht nur bekannte mechanischen Toleranzen, sondern auch die Wahrscheinlichkeit der Winkelstellung der Nockenwelle WN sowie der Verdrehbereich der obengenannten Aktuatorsysteme einzurechnen. Auch hier wiederum kann an Stelle einer Wahrscheinlichkeit auch ein Toleranzbereich ermittelt werden.at the thus determined angular position XK of the crankshaft is in turn, only one most likely value. In turn So a certain probability WK can be given that the actual Angular position of the crankshaft coincides with this determined value XK. In this probability WK are i. d. R. not only known mechanical tolerances, but also the probability of Angular position of the camshaft WN and the rotational range of the above Include actuator systems. Here again, in place a probability also a tolerance range can be determined.

Mit der Bestimmung der Winkelstellung der Nockenwelle und der Bestimmung der Winkelstellung der Kurbelwelle ist der Motor nun vollständig synchronisiert. Das beschriebene Verfahren hat den Vorteil, dass für die Bestimmung der Winkelstellung der Kurbelwelle nicht bis zum Auftreten der "Zahnlücke" im Kurbelwellensignal gewartet werden muss. Bereits zu Anfang der Umdrehung des Verbrennungsmotors kann, auch wenn die "Zahnlücke" im Kurbelwellensignal noch nicht aufgetreten ist, mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit auf eine bestimmte Winkelstellung der Nockenwelle und damit auf eine bestimmte Winkelstellung der Kurbelwelle geschlossen werden. Je länger dabei gemessen wird, desto genauer sind die ermittelten Werte für die Winkelstellung der Nockenwelle und der Kurbelwelle. Die Messung kann auch wiederholt durchgeführt werden, um so die Genauigkeit zu steigern. Dabei müssen nicht notwendigerweise bei jeder Wiederholung dieselben Referenzmuster und Tabellen eingesetzt werden, sondern es können beispielsweise die Tabellen und die Muster auch dynamisch angepasst werden, um so bei jeder Messung die Genauigkeit zu steigern.With the determination of the angular position of the camshaft and the determination the angular position of the crankshaft, the engine is now fully synchronized. The method described has the advantage that for the determination the angular position of the crankshaft not until the occurrence of the "tooth gap" in the crankshaft signal must be serviced. Already at the beginning of the revolution of the internal combustion engine can, even if the "tooth gap" in the crankshaft signal has not occurred yet, with a certain probability on a certain angular position of the camshaft and thus on a certain angular position of the crankshaft are closed. The longer is measured, the more accurate the values determined for the angular position the camshaft and the crankshaft. The measurement can also be repeated be performed, so as to increase the accuracy. It does not necessarily have to used the same reference patterns and tables for each repetition but it can for example, the tables and the patterns are also dynamically adjusted, so as to increase the accuracy of each measurement.

Sobald schließlich doch der bzw. die entsprechenden Referenzpunkte ("Zahnlücken") im Signal der Kurbelwelle erfasst worden sind, so kann diese Information zusätzlich in die Messung einfließen und so die Genauigkeit der Messung dadurch zusätzlich erhöhen.As soon as after all but the corresponding reference points ("tooth gaps") in the signal of the crankshaft In addition, this information may be included in incorporate the measurement and thereby additionally increase the accuracy of the measurement.

Sobald die Genauigkeit der Messung einen bestimmten Wert überschreitet, d. h. sobald die Wahrscheinlichkeit, dass die ermittelte Winkelstellung der Nockenwelle (bzw. der Kurbelwelle) der tatsächlichen Winkelstellung der Nockenwelle (bzw. der Kurbelwelle) entspricht, eine vorgegebene Schwelle erreicht oder überschreitet, kann nun die Motorsynchronisation als hinreichend sicher eingestuft werden. Demenstprechend kann dann eine Berechnung eines optimalen Zündzeitpunktes durchgeführt werden. Zwar ist die gemessene Winkelstellung noch nicht "exakt", die Zündung erfolgt jedoch auf erheblich definiertere Weise (d. h. innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereichs der Kurbel- bzw. Nockenwelle) als eine vollständige "Blindzündung" bei einer unbekannten Winkelstellung. Dadurch wird die Belastung des Verbrennungsmotors beim Zündvorgang und die Schadstoffemission erheblich reduziert und gleichzeitig der Verbrennungsmotor erheblich früher gestartet als bei herkömmlichen Motorsynchronisationsverfahren.As soon as the accuracy of the measurement exceeds a certain value, d. H. once the probability that the detected angular position the camshaft (or the crankshaft) of the actual angular position of Camshaft (or the crankshaft) corresponds to a predetermined Threshold reached or exceeded, can now be classified as sufficiently safe engine synchronization become. Demenstprechend can then be a calculation of an optimal ignition timing carried out become. Although the measured angular position is not yet "exact", the ignition takes place however, in a much more defined way (i.e., within a given Angle range of the crankshaft or camshaft) as a complete "blind ignition" at an unknown Angular position. This will reduce the load on the internal combustion engine during ignition and significantly reduces the pollutant emission and at the same time the Combustion engine started much earlier as with conventional Engine synchronization method.

Weiterhin hat das beschriebene Verfahren den Vorteil, dass die beschriebenen Probleme der "Interrupt Latency" nicht auftreten. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren werden nämlich keine dicht beieinanderliegenden Zeitpunkte, wie beispielsweise steigende Flanken des charakteristischen Signals der Nockenwelle und des charakteristischen Signals der Kurbelwelle miteinander verglichen, wobei die beschriebenen Probleme auftreten könnten. Es wird vielmehr ein Mustervergleich durchgeführt, welcher erheb lich toleranter gegenüber einzelnen Messfehlern oder Ungenauigkeiten in der Erfassung einzelner Zeitpunkte ist.Farther the described method has the advantage that the described Problems of "interrupt Latency "does not occur. Namely, in the proposed method are not close to each other Time points, such as rising flanks of the characteristic Signals of the camshaft and the characteristic signal of the crankshaft compared with each other, the problems described occur could. Rather, a pattern comparison is performed which is considerably more tolerant across from individual measuring errors or inaccuracies in the recording of individual times is.

Weiterhin ist das beschriebene Verfahren einfach auf neue Typen von Verbrennungsmotoren oder unterschiedlich codierte charakteristische Signale der Nockenwelle anpassbar. Bei einer derartigen Anpassung ist lediglich ein Austausch der hinterlegten Referenzmuster, also regelmäßig lediglich ein Austausch der Lookup-Tables, erforderlich.Farther the described method is easy on new types of internal combustion engines or differently coded characteristic signals of the camshaft customizable. Such an adaptation is merely an exchange the stored reference pattern, so regularly just an exchange the lookup tables required.

Das beschriebene Verfahren hat auch den Vorteil, dass es dynamisch auf den jeweiligen Betriebszustand des Motors anpassbar ist. So kann beispielsweise im Betrieb des Motors die Idealkorrelation zwischen der Winkelstellung der Nockenwelle und der Winkelstellung der Kurbelwelle auf die bekannte Verdrehung der Nockenwelle durch die Aktuatorsysteme angepasst werden.The The method described also has the advantage of being dynamic the respective operating state of the engine is customizable. So can For example, in the operation of the engine, the ideal correlation between the angular position of the camshaft and the angular position of the crankshaft on the known rotation of the camshaft by the actuator systems be adjusted.

Weiterhin benötigt das beschriebene Verfahren nur geringe Speicher- und Rechnerkapazität. Zur Umsetzung des Verfahrens bietet es sich insbesondere an, ein Computersystem, insbesondere einen Mikrocomputer, einzusetzen. Wie bereits beschrieben, handelt es sich bei den typischerweise in Motorsteuerungssystemen eingesetzten Computersystemen um Echtzeitsysteme (sogenannte eingebettete Systeme) welche i. d. R. nur über geringe Speicher- und Prozessorkapazitäten verfügen. Das beschriebene Verfahren verzichtet auf komplexe Rechneralgorithmen mit hohem Rechenaufwand und Speicherbedarf und basiert überwiegend auf einem Vergleich erfasster Signale mit hinterlegten Referenzmustern. Ein derartiger Mustervergleich stellt eine erheblich geringere Belastung der vorhandenen Rechnerkapazitäten dar.Farther needed the method described only low storage and computing capacity. To implement In particular, the method lends itself to a computer system in particular a microcomputer to use. As already described, these are typically in engine control systems used computer systems with real-time systems (so-called embedded systems) which i. d. R. just over have low memory and processor capacities. The method described dispenses with complex computer algorithms with high computational complexity and storage needs and is predominantly based on a comparison of detected signals with stored reference patterns. One such pattern comparison represents a significantly lower burden the existing computer capacities represents.

Ferner gehört zum Umfang der Erfindung ein Computerprogramm, das bei Ablauf auf einem Computer oder Computer-Netzwerk das erfindungsgemäße Verfahren in einer seiner Ausgestaltungen ausführt.Further belongs to the scope of the invention, a computer program, the at expiration a computer or computer network, the inventive method in one of its embodiments.

Weiterhin gehört zum Umfang der Erfindung ein Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln, um das erfindungsgemäße Verfahren in einer seiner Ausgestaltungen durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer oder Computer-Netzwerk ausgeführt wird. Insbesondere können die Programmcode-Mittel auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sein.Farther belongs to the scope of the invention, a computer program with program code means to the inventive method to perform in one of its embodiments when the program is up a computer or computer network is running. In particular, the Program code means stored on a computer readable medium be.

Außerdem gehört zum Umfang der Erfindung ein Datenträger, auf dem eine Datenstruktur gespeichert ist, die nach einem Laden in einen Arbeits- und/oder Hauptspeicher eines Computers oder Computer-Netzwerkes das erfindungsgemäße Verfahren in einer seiner Ausgestaltungen ausführen kann.Also belongs to the scope the invention a data carrier, on which a data structure is stored after a load in a working and / or main memory of a computer or computer network the inventive method in one of its embodiments can perform.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Figuren schematisch dargestellt sind. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Beispiele beschränkt. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente. Im Einzelnen zeigt:in the The invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments which are shown schematically in the figures. However, the invention is not limited to the examples. The same reference numerals in the individual figures indicate same or functionally identical or with regard to their functions corresponding elements. In detail shows:

1 einen schematischen Bau einer Anordnung zur Motorsynchronisation; 1 a schematic construction of an arrangement for engine synchronization;

2 Beispielverläufe für charakteristische Signale einer Nockenwelle und einer Kurbelwelle; 2 Example curves for characteristic signals of a camshaft and a crankshaft;

3 einen Ablaufplan eines Verfahrens zur Motorsynchronisation; und 3 a flowchart of a method for engine synchronization; and

4 Beispiele für Referenzmuster zur Bestimmung der Winkelstellung der Nockenwelle. 4 Examples of reference patterns for determining the angular position of the camshaft.

In 1 ist eine bevorzugte Anordnung dargestellt, mit welcher das beschriebene Verfahren realisiert werden kann. Die Anordnung weist zunächst eine Motorsteuerungseinheit (ECU) 110 auf, welche als Mikrocomputer ausgestaltet ist. Weiterhin weist die Anordnung Sensor- und Signalverarbeitungssysteme 112, 114 auf, welche mit der Motorsteuerungseinheiten 110 verbunden sind.In 1 a preferred arrangement is shown with which the described method can be realized. The arrangement initially has an engine control unit (ECU) 110 on, which is designed as a microcomputer. Furthermore, the arrangement has sensor and signal processing systems 112 . 114 on which with the engine control units 110 are connected.

Die Motorsteuerungseinheit 110 umfasst eine Vergleichseinheit 116, welche mit einer Lookup-Table 118 verbunden ist. Weiterhin ist die Vergleichseinheit 116 verbunden mit einer Winkelberech nungseinheit 120, welche wiederum verbunden ist mit einer Einheit zur Zündzeitpunktberechnung 122. Weiterhin weist die Motorsteuerungseinheit 110 eine oder mehrere Schnittstellen 124 auf, über welche Daten empfangen und beispielsweise Steuerungsparameter zur Steuerung eines Verbrennungsmotors ausgegeben werden können.The engine control unit 110 includes a comparison unit 116 which comes with a lookup table 118 connected is. Furthermore, the comparison unit 116 connected to an angle calculation unit 120 , which in turn is connected to an ignition timing calculation unit 122 , Furthermore, the engine control unit 110 one or more interfaces 124 on which data can be received and, for example, control parameters for controlling an internal combustion engine can be output.

Die Motorsteuerungseinheit 110 kann über die dargestellten Komponenten hinaus noch weitere Komponenten aufweisen. Die dargestellten Komponenten können ganz oder teilweise, evtl. unter Einschluss zusätzlicher Komponenten, in einen oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASICs) integriert sein.The engine control unit 110 may also have other components beyond the components shown. The components shown may be partly or completely, possibly including additional components, in one or several application specific integrated circuits (ASICs) may be integrated.

Die Sensor- und Signalverarbeitungssysteme 112 und 114 erfassen ein charakteristisches Signal einer Nockenwelle (Sensor 112) und ein charakteristisches Signal einer Kurbelwelle (Sensor 114). Weiterhin enthalten die Systeme 112 und 114 Vorrichtungen zur Vorverarbeitung der Signale. Dabei handelt es sich im vorliegenden Beispiel um entsprechende Frequenzfilter zur Bereinigung der Signale, sowie um Analog-Digital-Konverter, welche von analogen Sensoren erfasste Rohsignale in digitale Signale umwandeln. Das so aufbereitete charakteristische Signal 126 der Nockenwelle und das charakteristische Signal 128 der Kurbelwelle werden an die Motorsteuerungseinheit 110 übermittelt, speziell an die Vergleichseinheit 116.The sensor and signal processing systems 112 and 114 capture a characteristic signal of a camshaft (sensor 112 ) and a characteristic signal of a crankshaft (sensor 114 ). Furthermore, the systems contain 112 and 114 Devices for preprocessing the signals. In the present example, these are corresponding frequency filters for clearing the signals, as well as analog-to-digital converters, which convert raw signals detected by analog sensors into digital signals. The thus prepared characteristic signal 126 the camshaft and the characteristic signal 128 the crankshaft are sent to the engine control unit 110 transmitted, especially to the comparison unit 116 ,

In 2 sind beispielhafte Signalverläufe der charakteristischen Signale 126 der Nockenwelle ("Camshaft Wheel") und 128 der Kurbelwelle ("Crankshaft Angle Signal") dargestellt. Wie bereits beschrieben, handelt es sich bei dem charakteristischen Signal 126 der Nockenwelle um ein Signal, welches mittels einer Geberscheibe, die auf der Nockenwelle befestigt ist und sich mit der Nockenwelle dreht, und einem entsprechenden Sensorsystem aufgenommen wird. Die Geberscheibe der Nockenwelle weist eine entsprechende Codierung in Form von ungleichmäßig langen (d. h. einen ungleichmäßig großen Winkelbereich abdeckenden) Zähnen an seinem Umfang auf. Erfasst das Sensorsystem einen derartigen Zahn, so liefert es ein Signal mit dem Pegel "High" ("Cam Pin Level High", 210 in 2). Erfasst das Sensorsystem eine Zahnlücke, so liefert es ein Signal mit dem Pegel "Low" ( "Cam Pin Level Low", 212 in 2). Es handelt sich also bei dem charakteristischen Signal 126 der Nockenwelle um ein digitales Signal. Phasen mit konstanten Signalpegel werden auch als "Segment" bezeichnet ("Camshaft Segment").In 2 are exemplary waveforms of the characteristic signals 126 the camshaft ("camshaft wheel") and 128 crankshaft ("Crankshaft Angle Signal"). As already described, the characteristic signal is 126 the camshaft about a signal which is received by means of a donor disc which is fixed on the camshaft and rotates with the camshaft, and a corresponding sensor system. The donor disc of the camshaft has a corresponding coding in the form of unevenly long (ie a non-uniform angular range covering) teeth on its circumference. If the sensor system detects such a tooth, it delivers a signal with the level "High"("Cam Pin Level High", 210 in 2 ). If the sensor system detects a tooth gap, it supplies a signal with the level "Low"("Cam Pin Level Low", 212 in 2 ). So this is the characteristic signal 126 the camshaft to a digital signal. Constant signal level phases are also referred to as "segment"("camshaftsegment").

Die Übergänge zwischen niedrigem und hohem Signalpegel (steigende Flanken) und zwischen hohem und niedrigem Signalpegel (fallende Flanken) sind in 2 mit den fortlaufenden Nummern 1 bis 8 bezeichnet.The transitions between low and high signal levels (rising edges) and between high and low signal levels (falling edges) are in 2 denoted by the consecutive numbers 1 to 8.

Analog ist in 2 das charakteristische Signal 128 der Kurbelwelle dargestellt. Das charakteristische Signal 128 der Kurbelwelle ist wiederum ein digitales Signal. Wie bereits beschrieben, weist die Kurbelwelle eine Geberscheibe mit 60 äquidistanten Zähnen auf, wobei also ein Zahn einem Winkelbereich von 6° entspricht. Im dargestellten Beispiel dreht die Kurbelwelle sich mit einer doppelt so hohen Geschwindigkeit wie die Nockenwelle. Eine Umdrehung von 360° der Nockenwelle entspricht also zwei Umdrehungen (720°) der Kurbelwelle.Analog is in 2 the characteristic signal 128 the crankshaft shown. The characteristic signal 128 the crankshaft is again a digital signal. As already described, the crankshaft has a donor disk with 60 equidistant teeth, so that one tooth corresponds to an angular range of 6 °. In the example shown, the crankshaft rotates at twice the speed of the camshaft. A rotation of 360 ° of the camshaft thus corresponds to two revolutions (720 °) of the crankshaft.

Dabei weist die Geberscheibe der Kurbelwelle eine Zahnlücke auf, welche im charakteristischen Signal 128 der Kurbelwelle zu charakteristischen Referenzpunkten 214, 216, z. B. in Form jeweils einer steigenden Flanke am Ende einer Lücke im Signal (in 2 nur symbolisch dargestellt), führt. Tritt ein derartiger charakteristischer Referenzpunkt im Signal auf, so ist damit, da die Stellung der Zahnlücke in der Geberscheibe der Kurbelwelle bekannt ist, die Winkelstellung der Kurbelwelle eindeutig bestimmt.In this case, the encoder disc of the crankshaft has a tooth gap, which in the characteristic signal 128 the crankshaft to characteristic reference points 214 . 216 , z. B. in the form of a rising edge at the end of a gap in the signal (in 2 only symbolically represented) leads. If such a characteristic reference point occurs in the signal, then, since the position of the tooth gap in the encoder disk of the crankshaft is known, the angular position of the crankshaft is uniquely determined.

Wie in 2 dargestellt, ist die Abfolge der hohen und niedrigen Signallevel des charakteristischen Signals 126 der Nockenwelle charakteristisch für die jeweilige Winkelstellung der Nockenwelle. Diese Abfolge bildet daher charakteristische Muster, welche zur Bestimmung der Winkelstellung der Nockenwelle genutzt werden können.As in 2 is the sequence of high and low signal levels of the characteristic signal 126 the camshaft characteristic of the respective angular position of the camshaft. This sequence therefore forms characteristic patterns which can be used to determine the angular position of the camshaft.

In 3 ist ein bevorzugtes Verfahren dargestellt, mittels dessen aus diesen charakteristischen Mustern die Winkelstellung der Nockenwelle und der Kurbelwelle bestimmt werden kann, um daraus schließlich einen optimalen Zündzeitpunkt des Verbrennungsmotors zu berechnen und einen Zündvorgang einzuleiten. Beispiele für entsprechende charakteristische Muster sind in 4 dargestellt. Daher werden im folgenden die 3 und 4 im Zusammenhang beschrieben.In 3 a preferred method is shown, by means of which the angular position of the camshaft and the crankshaft can be determined from these characteristic patterns in order finally to calculate an optimum ignition timing of the internal combustion engine and to initiate an ignition process. Examples of corresponding characteristic patterns are in 4 shown. Therefore, in the following, the 3 and 4 described in context.

Das in 3 dargestellte Verfahren zur Motorsynchronisation kann sowohl beim Start eines Verbrennungsmotors als auch im laufenden Betrieb eingesetzt werden. Dabei werden zunächst in Schritt 310 mittels des Sensor- und Signalverarbeitungssystems 112 in 1 das charakteristische Signal 126 der Nockenwelle als Funktion einer Systemzeit (Clock) der Motorsteuerungseinheit 110 erfasst. Anschließend wird in Schritt 312 ein Mustervergleich des erfassten charakteristischen Signals 126 mit hinterlegten Referenzmustern (410 bis 424 in 4) durchgeführt.This in 3 shown method for engine synchronization can be used both at the start of an internal combustion engine as well as during operation. In doing so, first in step 310 by means of the sensor and signal processing system 112 in 1 the characteristic signal 126 the camshaft as a function of a system time (clock) of the engine control unit 110 detected. Subsequently, in step 312 a pattern comparison of the detected characteristic signal 126 with stored reference patterns ( 410 to 424 in 4 ) carried out.

Es ist deutlich zu erkennen, dass die Referenzmuster 410 bis 424 derart gewählt sind, dass kein Referenzmuster vollständig in einem anderen Referenzmuster enthalten ist. Die Referenzmuster sind in einer Lookup-Table 118 in 1 hinterlegt und können so auf einfache Weise mit dem charakteristischen Signal 126 der Nockenwelle verglichen werden. Die Muster sind, wie oben beschrieben, in Form von Flanken und Zeitdauern der dazwischenliegenden Segmente gespeichert. Dabei sind jedoch im vorliegenden Beispiel keine absoluten Zeitdauern der Segmente hinterlegt (da diese von der Drehzahl abhängig wären) sondern re lative Zeitdauern. So ist z. B. Referenzmuster 410 in Form folgender Informationen hinterlegt: "steigende Flanke, gefolgt von einem High-Segment der Zeitdauer T, gefolgt von einer fallenden Flanke, gefolgt von einem Low-Segment der Zeitdauer 2T, gefolgt von einer steigenden Flanke, gefolgt von einem High-Segment der Zeitdauer T, gefolgt von einer fallenden Flanke".It can be clearly seen that the reference pattern 410 to 424 are chosen such that no reference pattern is completely contained in another reference pattern. The reference patterns are in a lookup table 118 in 1 deposited and can thus easily with the characteristic signal 126 the camshaft to be compared. As described above, the patterns are stored in the form of flanks and durations of the intermediate segments. However, in the present example, no absolute durations of the segments are stored (since they would depend on the speed) but rather relative periods of time. So z. B. Reference pattern 410 in the form of the following information: "rising edge followed by a high segment of time T followed by a fal flank, followed by a low segment of time 2T, followed by a rising edge, followed by a high segment of time T, followed by a falling edge ".

Weist der bisherige Verlauf des charakteristischen Signals der Nockenwelle 126 zu einem bestimmten Zeitpunkt eine vollständige Übereinstimmung mit einem dieser Referenzmuster auf, so lässt sich daraus eindeutig schließen, dass die Nockenwelle nun in einer dem Endpunkt des jeweiligen Referenzmusters entsprechenden Winkelstellung steht. So kann beispielsweise, wenn der bisherige Signalverlauf des charakteristischen Signals 126 vollständig dem gesamten Muster 410 entspricht, darauf geschlossen werden, dass sich die Nockenwelle nun in einer der Flanke 4 entsprechenden Winkelstellung befindet.Indicates the previous course of the characteristic signal of the camshaft 126 At a certain point in time, a complete agreement with one of these reference patterns, it can be clearly concluded that the camshaft is now in an angle corresponding to the end point of the respective reference pattern. For example, if the previous waveform of the characteristic signal 126 completely the entire pattern 410 Corresponds to the fact that the camshaft is now in one of the flanks 4 corresponding angular position is.

Analog lassen sich auch Teilübereinstimmungen mit einzelnen Mustern Winkelstellungen zuordnen. Hat im vorliegenden Beispiel das charakteristische Signal der Nockenwelle beispielsweise den Verlauf "Low-Segment der Länge 2T – steigende Flanke – High-Segment der Länge T – fallende Flanke" aufgewiesen, so kommt hierfür beispielsweise eine Übereinstimmung mit dem zwischen den Flanken 8 und 2 liegenden Abschnitt (enthalten in den Referenzmustern 422 und 424) oder eine Übereinstimmung mit dem zwischen den Flanken 2 und 4 liegenden Abschnitt (enthalten in den Referenzmustern 410 und 412 in Frage.Similarly, partial matches with individual patterns can also be assigned to angular positions. If, in the present example, the characteristic signal of the camshaft has, for example, the profile "Low segment of length 2T - rising edge - high segment of length T - falling edge", then, for example, this corresponds to the one between the edges 8th and 2 lying section (contained in the reference patterns 422 and 424 ) or a match with the one between the flanks 2 and 4 lying section (contained in the reference patterns 410 and 412 in question.

Anschließend wird in Schritt 314 in 3 aus diesem Mustervergleich (Schritt 312) die wahrscheinlichste Winkelstellung der Nockenwelle berechnet. Dazu werden die in der Lookup-Table 118 in 1 den nach dem Mustervergleich (Schritt 312) in Frage kommenden Referenzmustern zugeordneten Winkelstellungen verwendet. Gleichzeitig wird in Schritt 314 auch eine Wahr scheinlichkeit bzw. eine Standardabweichung für diese wahrscheinlichste Winkelstellung der Nockenwelle berechnet.Subsequently, in step 314 in 3 from this pattern comparison (step 312 ) calculates the most likely angular position of the camshaft. These are the ones in the lookup table 118 in 1 after pattern matching (step 312 ) used in candidate reference patterns associated angular positions. At the same time in step 314 also calculated a probability or a standard deviation for this most likely angular position of the camshaft.

So könnten in dem oben angeführten Beispiel, in dem eine Übereinstimmung mit den Mustern 410, 412, 422 oder 424 in Frage kommt, die diesen Referenzmustern entsprechenden Winkelstellungen ausgelesen und ein Mittelwert dieser Winkelstellungen sowie eine Standardabweichung berechnet werden. Damit ist die wahrscheinlichste Winkelstellung der Nockenwelle mit einer bestimmten Genauigkeit bekannt.Thus, in the above example, in which a match with the patterns 410 . 412 . 422 or 424 in question, the angle positions corresponding to these reference patterns are read out and an average of these angular positions and a standard deviation are calculated. This is the most likely angular position of the camshaft known with a certain accuracy.

Aus einer vorgegebenen Idealkorrelation zwischen der Winkelstellung der Nockenwelle und der Winkelstellung der Kurbelwelle wird dann in Schritt 316 aus dieser wahrscheinlichsten Winkelstellung der Nockenwelle die wahrscheinlichste Winkelstellung der Kurbelwelle mit einer entsprechenden Standardabweichung bzw. Wahrscheinlichkeit berechnet. Nach diesem Schritt sind also sowohl die Winkelstellung der Nockenwelle als auch die Winkelstellung der Kurbelwelle mit jeweils entsprechenden Wahrscheinlichkeiten bekannt und der Verbrennungsmotor somit mit einer gewissen Genauigkeit synchronisiert.From a predetermined ideal correlation between the angular position of the camshaft and the angular position of the crankshaft is then in step 316 from this most likely angular position of the camshaft calculates the most likely angular position of the crankshaft with a corresponding standard deviation or probability. After this step, therefore, both the angular position of the camshaft and the angular position of the crankshaft are respectively known with appropriate probabilities and the internal combustion engine thus synchronized with a certain accuracy.

Dabei wurde bislang die Tatsache, dass im charakteristischen Signal der Kurbelwelle 128 in regelmäßigen Abständen Referenzpunkte 214, 216 auftreten, noch nicht berücksichtigt bzw. benötigt. Wie oben beschrieben, kann die der Detektion dieser Referenzpunkte 214, 216 mit Ungenauigkeiten behaftet sein, welche beispielsweise daraus resultieren, dass der Zeitpunkt des Auftretens einer bestimmten Flanke unter Umständen in einem Echtzeitsystem Probleme bereitet. Weiterhin könnte es sein, dass sich die Kurbelwelle beim Start des Verbrennungsmotors in einer Winkelstellung befindet, in welcher zunächst für eine längere Zeitdauer kein Referenzpunkt auftritt. Das beschriebene Verfahren ist jedoch bislang unabhängig vom Auftreten dieser Referenzpunkte und liefert bereits nach Überstreichen eines kleinen Winkelbereichs erste Ergebnisse. Sollten dennoch Referenzpunkte 214, 216 detektiert werden, so kann diese Information zusätzlich in die Berechnung der Winkelstellung einfließen und somit die Genauigkeit der Motorsynchronisation weiter verbessern.It has been the fact that in the characteristic signal of the crankshaft 128 at regular intervals reference points 214 . 216 occur, not yet considered or needed. As described above, the detection of these reference points 214 . 216 be subject to inaccuracies, which, for example, result from the fact that the time of occurrence of a particular edge may cause problems in a real-time system. Furthermore, it could be that the crankshaft is at the start of the engine in an angular position in which initially no reference point occurs for a longer period of time. However, the method described so far is independent of the occurrence of these reference points and provides already after sweeping a small angle range first results. Should still reference points 214 . 216 be detected, this information can also be incorporated into the calculation of the angular position and thus further improve the accuracy of the motor synchronization.

Die Berechnung der wahrscheinlichsten Winkelstellungen der Kurbelwelle und der Nockenwelle wird im vorliegenden Beispiel kontinuierlich durchgeführt. Je länger das Zeitintervall ist, über welches der Mustervergleich 312 durchgeführt wurde, desto genauer sind die Winkelstellungen bekannt. In regelmäßigen Abständen erfolgt in Schritt 318 eine Abfrage, ob die Winkelstellungen mittlerweile mit einer hinreichenden Genauigkeit bestimmt worden sind. So kann beispielsweise eine Abfrage erfolgen, ob die Wahrscheinlichkeit, mit der die berechnete wahrscheinlichste Winkelstellung der Nockenwelle der tatsächlichen Winkelstellung der Nockenwelle entspricht, so hoch ist, dass die tatsächliche Winkelstellung der Nockenwelle mit einer Wahrscheinlichkeit von mindestens 68% innerhalb eines Bereiches von ±40° um die berechnete wahrscheinlichste Winkelstellung liegt.The calculation of the most likely angular positions of the crankshaft and the camshaft is carried out continuously in the present example. The longer the time interval over which the pattern match 312 was performed, the more accurate the angular positions are known. Periodically takes place in step 318 a query as to whether the angular positions have meanwhile been determined with sufficient accuracy. For example, a query may be made as to whether the likelihood that the calculated most likely angular position of the camshaft corresponds to the actual angular position of the camshaft is so high that the actual angular position of the camshaft is within a range of ± 40 ° with a probability of at least 68% around the calculated most probable angular position lies.

Dabei muss es sich bei der in Schritt 318 dargestellten Abfrage nicht um eine einzelne Abfrage handeln, sondern es können gleichzeitig beispielsweise separate Abfragen für die Winkelstellung der Kurbelwelle und der Nockenwelle durchgeführt werden. Weiterhin ist es sinnvoll, die Abfragebedingungen beispielsweise der Drehzahl oder dem Betriebzustand des Verbrennungsmotors anzupassen. So kann z. B. für einen Start (Zündvorgang) eines Verbrennungsmotors eine größere Ungenauigkeit der Winkelstellungen in Kauf genommen werden als bei einer späteren Überwachung und Berechnung der Zündzeitpunkte im laufenden Betrieb des Verbrennungsmotors.It must be at the in step 318 query shown do not act to a single query, but it can simultaneously be performed, for example, separate queries for the angular position of the crankshaft and the camshaft. Furthermore, it makes sense to adjust the query conditions, for example, the speed or the operating state of the engine. So z. B. for a start (ignition) of a combustion engine, a greater inaccuracy of Angle positions are accepted as in a later monitoring and calculation of the ignition timing during operation of the internal combustion engine.

Sind die Abfragebedingungen nicht erfüllt, d. h. sind die Winkelstellungen noch nicht mit einer hinreichenden Genauigkeit bekannt, so werden weiterhin die Signalerfassung 310 und der Mustervergleich 312 durchgeführt und daraus neuere, genauere Informationen über die Winkelstellungen gewonnen. Ist hingegen die Genauigkeit, mit der die Winkelstellungen bekannt sind, ausreichend, so wird anschließend in Schritt 320 aus diesen Winkelstellungen der optimale Zündzeitpunkt berechnet und anschließend in Schritt 322 durch Ausgabe entsprechender Steuerparameter der Zündvorgang eingeleitet.If the query conditions are not met, ie if the angular positions are not yet known with sufficient accuracy, the signal acquisition will continue 310 and the pattern comparison 312 and from this newer, more accurate information about the angular positions won. If, however, the accuracy with which the angular positions are known is sufficient, then in step 320 calculated from these angular positions of the optimum ignition timing and then in step 322 initiated by issuing appropriate control parameters of the ignition process.

Claims (20)

Verfahren zur Motorsynchronisation eines mindestens eine Nockenwelle aufweisenden Verbrennungsmotors mit folgenden Schritten: a) einer oder mehrere Sensoren erfassen ein charakteristisches Signal (126) der Nockenwelle als Funktion einer Fortschrittsvariablen während eines vorgegebenen Intervalls der Fortschrittsvariablen, wobei das charakteristische Signal der Nockenwelle mindestens ein charakteristisches Muster aufweist; b) das in Schritt a) erfasste charakteristische Signal der Nockenwelle wird mit einem oder mehreren Referenzmustern (410) für charakteristische Signale der Nockenwelle verglichen; c) allein aus dem Vorliegen einer teilweisen oder vollständigen Übereinstimmung des in a) erfassten charakteristischen Signals (126) der Nockenwelle mit mindestens einem der Referenzmuster (410) für charakteristische Signale der Nockenwelle wird darauf geschlossen, dass eine Winkelstellung XN der Nockenwelle vorliegt, wobei zusätzlich die Wahrscheinlichkeit WN ermittelt wird, mit der die Winkelstellung XN der Nockenwelle tatsächlich vorliegt.Method for engine synchronization of an internal combustion engine having at least one camshaft, comprising the following steps: a) one or more sensors detect a characteristic signal ( 126 ) of the camshaft as a function of a progress variable during a predetermined interval of the progress variable, the characteristic signal of the camshaft having at least one characteristic pattern; b) the characteristic signal of the camshaft detected in step a) is compared with one or more reference patterns ( 410 ) is compared for characteristic signals of the camshaft; (c) solely by the existence of a partial or complete agreement of the characteristic signal recorded in (a) ( 126 ) of the camshaft with at least one of the reference patterns ( 410 ) for characteristic signals of the camshaft, it is concluded that there is an angular position XN of the camshaft, wherein additionally the probability WN is determined with which the angular position XN of the camshaft is actually present. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem charakteristischen Signal (126) um ein digitales Signal handelt.Method according to claim 1, characterized in that the characteristic signal ( 126 ) is a digital signal. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – wobei der Verbrennungsmotor zusätzlich mindestens eine Kurbelwelle aufweist; und – wobei das Verfahren zusätzlich folgenden Schritt aufweist: d) aus einer bekannten Idealkorrelation zwischen der Winkelstellung XN der Nockenwelle und einer Winkelstellung XK der Kurbelwelle wird darauf geschlossen, dass eine bestimmte Winkelstellung XK der Kurbelwelle vorliegt.Method according to one of the preceding claims, - in which the internal combustion engine in addition has at least one crankshaft; and - wherein the method additionally following Step has: d) from a known ideal correlation between the angular position XN of the camshaft and an angular position XK The crankshaft is concluded that a certain angular position XK the crankshaft is present. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, das in Schritt d) zusätzlich die Wahrscheinlichkeit WK ermittelt wird, mit der die Winkelstellung XK Kurbelwelle der tatsächlich vorliegt.Method according to the preceding claim, characterized in addition, the probability in step d) WK is determined with the angular position XK crankshaft of the actually exists. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Wahrscheinlichkeit WN und/oder die Wahrscheinlichkeit WK eine vorgegebene Schwelle erreicht haben oder übersteigen, die Motorsynchronisation als hinreichend sicher eingestuft wird und ein optimaler Zündzeitpunkt berechnet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that when the probability WN and / or the Probability WK have reached or exceed a predetermined threshold, the engine synchronization is classified as sufficiently safe and an optimum ignition timing is calculated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine charakteristische Muster im Signal der Nockenwelle (126) eine Abfolge steigender und/oder fallender Flanken aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one characteristic pattern in the signal of the camshaft ( 126 ) has a sequence of rising and / or falling edges. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass jedem Referenzmuster (410) in Verfahrensschritt c) eine Referenzwinkelstellung der Nockenwelle eindeutig zugeordnet ist; und – dass die Winkelstellung XN aus einer gewichteten oder einfachen Mittelwertbildung derjenigen Referenzwinkelstellungen bestimmt wird, mit deren zugeordneten Referenzmustern (410) das in Schritt a) erfasste charakteristische Signal (126) ganz oder teilweise übereinstimmt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that - each reference pattern ( 410 ) in method step c) a reference angular position of the camshaft is uniquely assigned; and - that the angular position XN is determined from a weighted or simple averaging of those reference angle positions with their associated reference patterns ( 410 ) the characteristic signal detected in step a) ( 126 ) completely or partially matches. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die die Wahrscheinlichkeit WN aus der Streuung und/oder Standardabweichung derjenigen Referenzwinkelstellungen bestimmt wird, mit deren zugeordneten Referenzmustern (410) das in Schritt a) erfasste charakteristische Signal (126) ganz oder teilweise übereinstimmt.Method according to the preceding claim, characterized in that the probability WN is determined from the scattering and / or standard deviation of the reference angle positions, with their assigned reference patterns ( 410 ) the characteristic signal detected in step a) ( 126 ) completely or partially matches. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle oder einzelne Verfahrensschritte wiederholt durchgeführt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that all or individual process steps are repeated be performed. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass bei jeder Wiederholung von den in der vorhergehenden Wiederholung verwendeten Referenzmustern abweichende Referenzmuster (410) verwendet werden.Method according to the preceding claim, characterized in that, at each repetition, reference patterns deviating from the reference patterns used in the preceding repetition ( 410 ) be used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bzw. die Referenzmuster (410) in einer Tabelle, insbesondere einer Lookup-Table (118), gespeichert sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the reference pattern (s) ( 410 ) in a table, in particular a lookup table ( 118 ) are stored. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit zusätzlich folgendem Schritt: e) einer oder mehrere Sensoren erfassen ein charakteristisches Signal (128) der Kurbelwelle, – wobei das charakteristische Signal der Kurbelwelle (128) mindestens einen Referenzpunkt (214, 216) aufweist, aus dem auf das Vorliegen einer Winkelstellung WK der Kurbelwelle geschlossen werden kann.Method according to one of the preceding claims additionally comprising the following step: e) one or more sensors detect a characteristic signal ( 128 ) of the crankshaft, - wherein the characteristic signal of the crankshaft ( 128 ) at least one reference point ( 214 . 216 ), from which it can be concluded that there is an angular position WK of the crankshaft. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei. das bzw. die Referenzmuster (410) derart gewählt sind, dass kein Referenzmuster in einem anderen Referenzmuster enthalten ist.Method according to one of the preceding claims, wherein. the reference pattern (s) ( 410 ) are selected such that no reference pattern is included in another reference pattern. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass das charakteristische Signal der Nockenwelle mit einer bestimmten Periode periodisch ist; und – dass das charakteristische Signal der Nockenwelle sich vollständig aus einer Überlagerung des bzw. der Referenzmuster ergibt.Method according to one of the preceding claims, characterized in - that the characteristic signal of the camshaft with a specific Period is periodic; and - that the characteristic Signal the camshaft is completely out of a superposition of the reference pattern or results. Anordnung zur Motorsynchronisation eines mindestens eine Nockenwelle aufweisenden Verbrennungsmotors mit: a) Sensoren (112) zum Erfassen mindestens eines charakteristischen Signals (126) der Nockenwelle als Funktion einer Fortschrittsvariablen während eines vorgegebenen Intervalls der Fortschrittsvariablen, wobei das charakteristische Signal (126) der Nockenwelle mindestens ein charakteristisches Muster aufweist; b) Mitteln zum Vergleichen des in Schritt a) erfassten charakteristischen Signals (126) der Nockenwelle mit einem oder mehreren Referenzmustern (410) für charakteristische Signale der Nockenwelle; c) Mitteln (120) zum Schlussfolgern, dass eine Winkelstellung XN der Nockenwelle vorliegt, ausgehend allein von einer teilweisen oder vollständigen Übereinstimmung des in a) erfassten charakteristischen Signals (126) der Nockenwelle mit einem oder mehreren der Referenzmuster (410) für charakteristische Signale der Nockenwelle, wobei zusätzlich die Wahrscheinlichkeit WN ermittelt wird, mit der die Winkelstellung XN der Nockenwelle tatsächlich vorliegt.Arrangement for engine synchronization of an internal combustion engine having at least one camshaft with: a) sensors ( 112 ) for detecting at least one characteristic signal ( 126 ) of the camshaft as a function of a progress variable during a predetermined interval of the progress variable, the characteristic signal ( 126 ) of the camshaft has at least one characteristic pattern; b) means for comparing the characteristic signal detected in step a) ( 126 ) of the camshaft with one or more reference patterns ( 410 ) for characteristic signals of the camshaft; c) funds ( 120 ) to conclude that an angular position XN of the camshaft exists, based solely on a partial or complete agreement of the characteristic signal detected in (a) ( 126 ) of the camshaft with one or more of the reference patterns ( 410 ) for characteristic signals of the camshaft, wherein additionally the probability WN is determined, with which the angular position XN of the camshaft actually exists. Anordnung nach dem vorhergehenden Anspruch mit zusätzlich: d) Mitteln (120) zum Schlussfolgern aus einer bekannten Idealkorrelation zwischen der Winkelstellung XN der Nockenwelle und einer Winkelstellung XK einer Kurbelwelle, dass mit einer Wahrscheinlichkeit WK eine Winkelstellung XK der Kurbelwelle vorliegt, wenn mit einer Wahrscheinlichkeit WN eine Winkelstellung XN der Nockenwelle vorliegt.Arrangement according to the preceding claim additionally comprising: d) means ( 120 ) to conclude from a known ideal correlation between the angular position XN of the camshaft and an angular position XK of a crankshaft, that with a probability WK an angular position XK of the crankshaft is present when with an probability WN an angular position XN of the camshaft is present. Anordnung nach einem der vorhergehenden Anordnungsansprüche, gekennzeichnet durch – mindestens einen Mikrocomputer (110) und/oder – mindestens eine elektronische Tabelle, insbesondere eine Lookup-Table (118), wobei in der Tabelle mindestens ein Referenzmuster (410) gespeichert ist.Arrangement according to one of the preceding arrangement claims, characterized by - at least one microcomputer ( 110 ) and / or - at least one electronic table, in particular a lookup table ( 118 ), where in the table at least one reference pattern ( 410 ) is stored. Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln, um ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche durchzuführen.Computer program with program code means to a Method according to one to carry out the preceding method claims. Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln gemäß dem vorhergehenden Anspruch, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind.Computer program with program code means according to the preceding one Claim stored on a computer-readable medium. Datenträger oder Computersystem, auf dem eine Datenstruktur gespeichert ist, die nach einem Laden in einen Arbeits- und/oder Hauptspeicher eines Computers oder Computer- Netzwerkes das Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche ausführt.disk or computer system on which a data structure is stored, after loading into a working and / or main memory of a computer or computer network the method according to one of the preceding method claims executes.
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