DE10036436C2

DE10036436C2 - Verfahren zum Synchronisieren einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10036436C2
Application number: DE10036436A
Authority: DE
Inventors: Hong Zhang
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2000-07-26
Filing date: 2000-07-26
Publication date: 2002-06-13
Anticipated expiration: 2020-07-27
Also published as: WO2002008596A1; KR20030036634A; DE10036436A1; EP1303692B1; EP1303692A1; BR0112729A

Abstract

Eine Brennkraftmaschine mit ungerader Zylinderzahl wird ohne Nockenwellen-Sensor synchronisiert, indem beim Start der Kurbelwellenwinkel vom Stillstand der BKM bis zur Detektion der ersten Lücke eines Geberrades mittels eines Kurbelwellen-Sensors gemessen und einem bestimmten Zylinder zugeordnet wird, auf den die Brennkraftmaschine dann synchronisiert werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Synchronisieren ei ner Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentan spruch 1.

Zur Identifikation der Zylinder einer Mehrzylinder-Brenn kraftmaschine werden in einem Motorsteuergerät üblicherweise Signale von Nockenwellen- und Kurbelwellen-Sensoren verarbei tet.

Aus DE 39 14 169 C2 ist eine Zylinderfeststellungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine zum zylinderrichtigen Steuern we nigstens der Zündeinrichtung bekannt, bei welcher durch Ab tastung einer Kurbelwellenscheibe, die für die oberen Tot punkte aller Zylinder gleichartige Markierungen aufweist, und einer Nockenwellenscheibe, die einem jedem Zylinder eigene Markierung aufweist, ein korrektes Zünden auch beim Start ge währleistet sein soll.

Die DE 196 38 010 A1 beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der Phasenlage einer Viertakt-Brennkraftmaschine mit ungera der Zylinderzahl durch Vergleich des Signals eines Kurbelwel lengebers, welches eine einem vorgebbaren Kurbelwellenwinkel zuzuordnende Singularität aufweist, mit einem zweiten Signal eines Drehzahl- oder Saugrohrdruckgebers, im Bereich dieser Singularität.

Aus EP 0 640 762 A1 ist ein Verfahren zum Synchronisieren einer Brennkraftmaschine bekannt, welches die Synchronisation ohne Nockenwellen-Sensor, nur mit einem Kurbelwellen-Sensor durch führen kann. Dieses Verfahren ist jedoch nur bei Brennkraft maschinen mit gerader Zylinderzahl anwendbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Synchronisie ren einer Brennkraftmaschine mit ungerader Zylinderzahl an zugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.

In der einzigen Figur sind die Signale KW eines Kurbelwellen- Sensors (Linienzug a), die Kolbenstellungen der drei Zylinder Z1 bis Z3 (Linienzüge b) eines Dreizylindermotors, und die Kolbenstellungen der fünf Zylinder Z1 bis Z5 (Linienzüge c) eines Fünfzylindermotors im Verlauf eines über zwei Umdrehun gen (2.360°KW) der nicht dargestellten Kurbelwelle der Brenn kraftmaschine dauernden Motorzyklus dargestellt. Die Pleuel der drei Kolben des Dreizylindermotors sind auf der Kurbel welle um jeweils 120°KW zueinander versetzt. Die Pleuel der fünf Kolben des Fünfzylindermotors sind auf der Kurbel welle um jeweils 72°KW zueinander versetzt.

Der Kurbelwellen-Sensor besteht aus einem mit der Kurbelwelle verbundenen, nicht dargestellten Geberrad, welches beispiels weise ein Zahnrad mit 60 Zähnen ist, von denen zwei Zähne entfernt sind und eine Lücke L bilden. Diese Zähne erzeugen bei laufender Brennkraftmaschine in einem nicht dargestellten Aufnehmer Signale, die im Linienzug a der Figur dargestellt sind. Die Lücke L endet in diesem Ausführungsbeispiel gerade dann, wenn der Kolben im Zylinder Z1 seinen oberen Totpunkt ZOT1 erreicht.

Bei einer Zündreihenfolge Z1, Z2, Z3 beim Dreizylindermotor ist ZOT2 des Zylinders Z2 um 240°KW, und ZOT3 des Zylinders Z3 um 480°KW gegenüber ZOT1 versetzt. Der ZOT jedes Zylinders ist durch eine dick gepunktete Linie gekennzeichnet, ebenso sind die Stillstandspunkte ST1 bis ST3 der einzelnen Kolben in ihren Zylindern durch eine dick ausgezogene Linie mar kiert.

Es wurde festgestellt, daß die Brennkraftmaschine mit unge radzahliger Zylinderzahl beim Abstellen in einer Stellung X° zum Stillstand kommt, kurz bevor einer der Kolben in seinem Zylinder die maximale Kompression bewirkt, also beispielswei se X° = 60°KW vor Erreichen seines ZOT. Dies bedeutet, daß beim Neustart die Kurbelwelle um X° weitergedreht werden muß, bis der Kurbelwellen-Sensor die nächste Lücke detektiert, wenn der Kolben in dem Zylinder, dem die Lücke des Kurbelwel len-Sensors zugeordnet ist, um X° vor seinem ZOT zum Still stand kam, hier im Zylinder Z1 bei X° vor ZOT1.

Kam der Kolben im Zylinder Z2 bei X° vor ZOT2 zum Stillstand, so muß beim Neustart die Kurbelwelle um 120° + X° weitergedreht werden, bis der Kurbelwellen-Sensor die nächste Lücke, d. h., deren Ende detektiert.

Kam schließlich der Kolben im Zylinder Z3 bei X° vor ZOT3 zum Stillstand, so muß beim Neustart die Kurbelwelle um 240° + X° weitergedreht werden, bis der Kurbelwellen-Sensor die nächste Lücke, d. h., deren Ende detektiert.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht darauf, daß bei einem Neustart der Brennkraftmaschine der Winkel α gemessen wird, d. h., um wie viele Grade - °KW - die Kurbelwelle gedreht wer den muß, bis der Kurbelwellen-Sensor die nächste Lücke L de tektiert. Da X° nicht immer exakt gleich ist und etwas vari iert, wird zu X° ein vorgegebener Toleranzbetrag ±T° hinzuad diert, beispielsweise T° = 5° . . . 10°.

Für einen Dreizylindermotor (Zündfolge Z1 - Z2 - Z3) gilt erfin dungsgemäß, daß
auf Zylinder Z1 synchronisiert wird, wenn α = X° ± T°,
auf Zylinder Z2 synchronisiert wird, wenn α = 120° + X° ± T°,
auf Zylinder Z3 synchronisiert wird, wenn α = 240° + X° ± T°.

Selektive Kraftstoffeinspritzung und Zündung beginnen dann bei dem auf den synchronisierten Zylinder folgenden Zylinder in der Zündreihenfolge, der für eine Kraftstoffeinspritzung noch erreichbar ist. Das kann je nach Kraftstoffeinspritzver fahren (Saugrohreinspritzung vor bzw. während des Ansaugtak tes oder Direkteinspritzung) unterschiedlich sein.

Ein Dreizylindermotor kann bereits dann synchronisiert wer den, wenn nach α = 120° + X° + T° die Lücke noch immer nicht de tektiert wurde. Dann kann nur noch auf den übrig bleibenden Zylinder, also auf Z3, synchronisiert werden.

Bei einem Fünfzylindermotor sind die Zylinder im Abstand von 72° auf der Kurbelwelle angeordnet. Dies bedeutet, daß beim Neustart die Kurbelwelle um X° weitergedreht werden muß, bis der Kurbelwellen-Sensor die nächste Lücke detektiert, wenn der Kolben in seinem Zylinder, dem die Lücke des Kurbelwellen-Sensors zugeordnet ist, um X° vor seinem ZOT zum Still stand kam, hier im Zylinder Z1 bei X° vor ZOT1.

Für einen Fünfzylindermotor (Zündfolge Z1 - Z2 - Z4 - Z5 - Z3) gilt erfindungsgemäß, daß
auf Zylinder Z1 synchronisiert wird, wenn α = X° ± T°,
auf Zylinder Z4 synchronisiert wird, wenn α = 72° + X° ± T°,
auf Zylinder Z3 synchronisiert wird, wenn α = 144° + X° ± T°,
auf Zylinder Z2 synchronisiert wird, wenn α = 216° + X° ± T°,
auf Zylinder Z5 synchronisiert wird, wenn α = 288° + X° ± T°.

Selektive Kraftstoffeinspritzung und Zündung beginnen auch hier bei dem auf den synchronisierten Zylinder folgenden Zy linder in der Zündreihenfolge, der für eine Kraftstoffein spritzung noch erreichbar ist.

Auch der Fünfzylindermotor kann bereits dann synchronisiert werden, wenn nach α = 216° + X° + T° die Lücke noch immer nicht detektiert wurde. Dann kann nur noch auf den fünften Zylin der, also auf Z3, synchronisiert werden.

Auf diese Weise kann die Brennkraftmaschine ohne Nockenwel len-Sensor innerhalb < 360°KW, also während der ersten Kurbel wellenumdrehung nach einem Neustart synchronisiert werden.

Das Verfahren läßt sich ohne weiteres auch auf Motoren mit noch mehr Zylindern anwenden. Solche Motoren kommen bei Kraftfahrzeugen bislang jedoch nicht vor.

Claims

1. Verfahren zum Synchronisieren einer Brennkraftmaschine mit ungerader Zylinderzahl und vorgegebener Zündreihenfolge, mittels der Signale (KW) eines Kurbelwellen-Sensors, welche zur Bestimmung der Winkellage der Kurbelwelle gleich große Zahn- und Lücken-Signale mit einer größeren, dem nach dem Zündzeitpunkt liegenden, oberen Totpunkt (ZOT1) des Kolbens in einem bestimmten Zylinder (Z1) zugeordneten Lücke (L) auf weisen, dadurch gekennzeichnet,
dass der Drehwinkel α der Kurbelwelle vom Start der Brenn kraftmaschine bis zur ersten Detektion der Lücke (L) mit tels der Signale (KW) des Kurbelwellen-Sensors ermittelt wird,
wobei bei einem Dreizylindermotor, Zündfolge Z1 - Z2 - Z3,
auf Zylinder Z1 synchronisiert wird, wenn α = X° ± T°,
auf Zylinder Z2 synchronisiert wird, wenn α = 120° + X° ± T°,
auf Zylinder Z3 synchronisiert wird, wenn α = 240° + X° ± T°,
und bei einem Fünfzylindermotor, Zündfolge Z1 - Z2 - Z4 - Z5 - Z3,
auf Zylinder Z1 synchronisiert wird, wenn α = X° ± T°,
auf Zylinder Z4 synchronisiert wird, wenn α = 72° + X° ± T°,
auf Zylinder Z3 synchronisiert wird, wenn α = 144° + X° ± T°,
auf Zylinder Z2 synchronisiert wird, wenn α = 216° + X° ± T°,
auf Zylinder Z5 synchronisiert wird, wenn α = 288° + X° ± T°, und
dass selektive Kraftstoffeinspritzung und Zündung bei dem Zy linder beginnt, der in der Zündreihenfolge auf den syn chronisierten Zylinder folgt und für eine Kraftstoffein spritzung noch erreichbar ist,
mit X° = Kurbelwellenwinkel zwischen Stillstand eines Kolbens und seinem ZOT, und T° = Toleranzbetrag für X°.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine bereits synchronisiert werden kann, wenn bei einem Dreizylindermotor nach α = 120° + X° + T° oder bei einem Fünfzylindermotor nach α = 216° + X° + T° die Lücke (L) noch nicht detektiert wurde.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführung dieses Verfahrens durch ein Motorsteu ergerät erfolgt.