DE102005043129A1

DE102005043129A1 - Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102005043129A1
Application number: DE200510043129
Authority: DE
Inventors: Frank Dipl.-Ing. Lantermann; Friedrich Dipl.-Ing. Schmid
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-09-10
Filing date: 2005-09-10
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2025-09-11
Also published as: DE102005043129B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines mehrzylindrigen Viertakt-Verbrennungsmotors, der von Kolben begrenzte Brennräume sowie eine Kurbelwelle mit Positionsmarkierung, einen Kurbelwellensensor und eine Motorsteuereinheit aufweist. DOLLAR A Aufgabe der Erfindung ist es, den Betrieb eines Verbrennungsmotors ohne Nockenwellensensor zu ermöglichen. DOLLAR A Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einem Motorstart in einem Schritt (2) eine Befeuerung aller Brennräume erfolgt, deren Kolben sich im oberen Totpunkt befinden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines mehrzylindrigen Viertakt-Verbrennungsmotors, der von Kolben begrenzte Brennräume sowie eine Kurbelwelle mit Positionsmarkierung, einen Kurbelwellensensor und eine Motorsteuereinheit aufweist. Derartige Verbrennungsmotoren sind allgemein bekannt.

Ein Kurbelwellensensor erkennt die Positionsmarkierung einer Kurbelwelle und gibt diese Information an die Motorsteuereinheit weiter. Die Positionsmarkierung stimmt üblicherweise mit dem oberen Totpunkt (OT) eines oder mehrerer Kolben des Verbrennungsmotors überein. Typischerweise befindet sich dabei der Kolben des ersten Zylinders im OT. Die Position der anderen Kolben ergibt sich dabei aus der konstruktiv vorgegebenen Zündreihenfolge. Eine Unterscheidung zwischen einem oberen Totpunkt des Ladungswechsels (LWOT) und einem oberen Totpunkt des Zündungszeitpunkts (ZOT) ist allein anhand der Positionsmarkierung der Kurbelwelle nicht möglich.

Um eine Unterscheidung zwischen LWOT und ZOT treffen zu können, kann die Tatsache genutzt werden, dass sich eine Nockenwelle halb so oft dreht, wie eine Kurbelwelle. Zur Unterscheidung zwischen LWOT und ZOT ist es daher üblich, an einer Nockenwelle eine Nockenwellenmarkierung vorzusehen.

Diese Markierung wird über einen Nockenwellensensor erfasst. Die Motorsteuereinheit erkennt dann ZOT, wenn ein Nockenwellensensorsignal und ein Kurbelwellensensorsignal gleichzeitig vorliegen. Liegt hingegen ein Kurbelwellensensorsignal aber kein Nockenwellensensorsignal vor, so handelt es sich um LWOT. Die Information des Nockenwellensensors über ZOT bzw. LWOT wird in einen Speicher der Motorsteuereinheit geschrieben.

Ohne die Informationen eines Nockenwellensensors oder dergleichen kann die Motorsteuereinheit damit nur feststellen, ob sich ein Kolben im oberen Totpunkt befindet. Die Motorsteuerung kann aber nicht zwischen dem oberen Totpunkt des Zündungszeitpunkts (ZOT) und dem oberen Totpunkt des Ladungswechsels (LWOT) unterscheiden. Bei einem Ausfall oder Fehlen eines Nockenwellensensors kann somit nicht festgestellt werden, wann die Brennräume des Motors befeuert werden müssen. Ein Verbrennungsmotor mit fehlendem oder defektem Nockenwellensensor konnte somit bisher nicht gestartet werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, den Betrieb eines Verbrennungsmotors ohne Nockenwellensensor zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einem Motorstart eine Befeuerung der Brennräume erfolgt, deren Kolben sich im oberen Totpunkt befinden.

Dabei wird unter Befeuerung die Einspritzung eines Kraftstoffs oder die Fremdzündung eines brennbaren Luft-Kraftstoffgemisches verstanden. Insbesondere kann darunter die Einspritzung von Dieselkraftstoff oder die Zündung eines Benzin-Luft-Gemisches verstanden werden. Für einen ordnungsgemäßen Betrieb eines Viertakt-Verbrennungsmotors ist eine Befeuerung in der Nähe des oberen Totpunkt des Zündungszeitpunkts (ZOT) erforderlich.

Wenn im Folgenden von einer Befeuerung „im oberen Totpunkt" die Rede ist, so ist damit eine Befeuerung gemeint, die sich am oberen Totpunkt orientiert und zeitlich um den Zeitpunkt liegt, an dem der Kolben den oberen Totpunkt erreicht. Eine Abweichung vom oberen Totpunkt wird üblicherweise von der Motorsteuereinheit in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors vorgegeben.

Die erfindungsgemäße Lösung schlägt vor, die Brennräume für einen Motorstart in jedem oberen Totpunkt (ZOT und LWOT) zu befeuern. Die im ZOT durchgeführte Befeuerung führt dazu, dass der Verbrennungsmotor aus eigener Kraft läuft (Selbstlauf). Dabei wird in Kauf genommen, dass der beim Ladungswechsel eingespritzte Kraftstoff ungenützt über den Auslasskanal ausgestoßen wird. Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist ein Motorstart mit selbständigem Motorlauf des möglich, obwohl die Motorsteuerung nicht zwischen dem oberen Totpunkt des Zündungszeitpunkts (ZOT) und dem oberen Totpunkt des Ladungswechsels (LWOT) unterscheiden kann.

In einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt nach erfolgtem Motorstart, also wenn der Motor stabil oberhalb einer vorgebbaren Drehzahl im Selbstlauf dreht, die Befeuerung im oberen Totpunkt in einem ersten Brennraum. Es schließt sich eine Befeuerung weiterer Brennräume entsprechend einer konstruktiv vorgegebenen Zündreihenfolge an. Damit erfolgt eine Befeuerung der Brennräume nur noch bei jedem zweiten OT. Dies führt mit 50%-iger Wahrscheinlichkeit zu einem ordnungsgemäßen Betrieb des Verbrennungsmotors, ohne dass weitere Informationen eines Nockenwellensensors vorliegen.

Die verbrauchserhöhende und abgasschädliche Kraftstoffzufuhr bei jedem OT wird beendet.

In einer Weiterbildung der Erfindung erfasst die Motorsteuereinheit, ob nach der Befeuerung eines Brennraums (mit der geänderten Befeuerung nur bei jedem zweiten OT) ein Motordrehzahlabfall auftritt. Dies ist dann der Fall, wenn die Befeuerung im oberen Totpunkt des Ladungswechsels (LWOT) erfolgt. Damit ist ermittelt, welcher Totpunkt der LWOT und welcher der ZOT ist. Diese Information kann in der Motorsteuereinheit gespeichert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Befeuerung von mehreren Brennräumen abgewartet, um einen Drehzahlabfall deutlicher erkennen zu können. Beispielsweise kann der Drehzahlabfall nach 360° Kurbelwellenwinkel erfasst werden.

Bevorzugt wird nur ein solcher Drehzahlabfall erfasst, bei dem die Drehzahl einen festgelegten Grenzwert unterschreitet. Dieser Grenzwert kann als absolute Drehzahlgrenze oder als Prozent der ursprünglichen Drehzahl festgelegt sein. Damit kann verhindert werden, dass Drehzahlschwankungen als Drehzahlabfall interpretiert werden.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird die Befeuerung jedes Brennraums in Zündreihenfolge nach jeweils 720° Kurbelwellenwinkel wiederholt, wenn die Motorsteuereinheit keinen Motordrehzahlabfall erfasst hat. Liegt kein Motordrehzahlabfall vor, so ist die Befeuerung bei ZOT erfolgt. In diesem Fall braucht die gewählte Reihenfolge der Befeuerung nur weitergeführt zu werden. Der Motor kann somit auch ohne die Informationen eines Nockenwellensensors betrieben werden, ohne dass ein erhöhter Kraftstoffverbrauch oder erhöhte Abgaswerte in Kauf genommen werden müssen.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird die Befeuerung jedes Brennraums in Zündreihenfolge jeweils nach 360° Kurbelwellenwinkel wiederholt und danach nach jeweils 720° Kurbelwellenwinkel wiederholt, wenn die Motorsteuereinheit einen Motordrehzahlabfall erfasst hat. Liegt ein Motordrehzahlabfall vor, so ist die Befeuerung bei LWOT erfolgt. In diesem Fall muss die gewählte Befeuerung um 360° Kurbelwellenwinkel auf ZOT verschoben zu werden. Somit kann der Motor auch in diesem Fall ohne die Informationen eines Nockenwellensensors weiterbetrieben werden.

In einer Ausführungsform wird die erkannte Position des ZOT gespeichert. Damit ist diese Information zur weiteren Benutzung gesichert.

Weitere Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der Beschreibung sowie der Zeichnung. Im Folgenden wird anhand der Zeichnung eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Dabei zeigt die Figur eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Verfahrens.
Zunächst wird der Verbrennungsmotor angelassen. Dazu wird üblicherweise von einem Fahrer ein Zündschlüssel oder ein Taster bzw. Schalter betätigt betätigt. Dies aktiviert in einem Schritt 1 einen Anlasser, der die Kurbelwelle und somit die Kolben des Motors in Bewegung setzt.
Ist der Anlasser aktiviert, so erfolgt in einem Schritt 2 eine Befeuerung der Brennräume in jedem oberen Totpunkt (OT). Dabei treibt die Befeuerung im ZOT den Motor an, so dass er ohne weitere Unterstützung des Anlassers im Selbstlauf laufen kann. Die Zündung in LWOT wirkt sich zwar störend aus, verhindert den selbständigen Motorlauf aber nicht. Der Motorstart ist erfolgt, wenn der Motor ohne weitere Unterstützung des Anlassers im Selbstlauf läuft.
In einem nachgeordneten Schritt 3 wird überprüft, ob der Motorstart erfolgt ist und der Verbrennungsmotor im Selbstlauf läuft. Ist dies nicht der Fall, so fährt das Verfahren mit dem vorangegangenen Schritt 2 fort und die Befeuerung in jedem OT wird fortgesetzt.
Läuft der Verbrennungsmotor im Selbstlauf, so wird in einem nachgeordneten Schritt 4 die Befeuerung umgestellt. Nunmehr erfolgt eine Befeuerung eines jeden Brennraums nur noch bei jedem zweiten oberen Totpunkt. Dazu wird ein Brennraum befeuert und die Befeuerung der anderen Brennräume schließt sich entsprechend der Zündreihenfolge an. Da die Motorsteuerung ohne Nockenwellensensor nicht erkennen kann, wann ZOT und wann LWOT vorliegt, wird die Auswahl willkürlich getroffen. Am einfachsten wird ein Brennraum gewählt, dessen Kolben dann in OT steht, wenn die Positionsmarkierung auf der Kurbelwelle von dem Kurbelwellensensor erfasst wird. Die Befeuerung erfolgt nun immer bei ZOT oder immer bei LWOT.
Nach einer vorgebbaren Zeit wird in einem Schritt 5 überprüft, ob die Drehzahl seit der Umstellung der Befeuerung merklich abgesunken ist. Dabei kann die vorgebbare Zeit beispielsweise einer Drehung der Kurbelwelle um 360° oder 720° entsprechen. Der Drehzahlabfall muss dazu bevorzugt eine Mindestgrenze überschreiten.
Zeigt die Überprüfung in Schritt 5, dass die Drehzahl nicht abgesunken ist, so liegt die Befeuerung bei ZOT.
Zeigt die Überprüfung in Schritt 5, dass die Drehzahl abgesunken ist, so liegt die Befeuerung bei LWOT. In diesem Fall wird in einem nachfolgenden Schritt 6 der Zeitpunkt für die Befeuerung um 360° Kurbelwellenwinkel verschoben. Dabei erfolgt die Befeuerung im oberen Totpunkt in einem ersten Brennraum und es schließt sich die Befeuerung weiterer Brennräume entsprechend der konstruktiv vorgegebenen Zündreihenfolge an. Diese Zündreihenfolge ist üblicherweise fest in der Motorsteuereinheit hinterlegt. Nach dieser Verschiebung der Befeuerung liegt die Befeuerung bei ZOT.
In einem nachgeordneten Schritt 7 wird die nunmehr ermittelte Information, welcher der beiden oberen Totpunkte ZOT ist in der Motorsteuereinheit oder dergleichen gespeichert.
Nun kann die Motorsteuerung zwischen ZOT und LWOT unterscheiden. Damit ist ein normaler Betrieb des Verbrennungsmotors ohne Nockenwellensensor möglich.
Verfügt der Motor über einen intakten Nockenwellensensor zur Erkennung einer Nockenwellenmarkierung, so wird das erfindungsgemäße Verfahren dann abgebrochen, wenn der Nockenwellensensor die Nockenwellenmarkierung erkennt. In diesem Fall geht der Motor zu einer ZOT-Erkennung nach Maßgabe des Nockenwellensensors über.
Fällt der Nockenwellensensor bei laufendem Motor aus, so sind der Motorsteuerung ZOT und LWOT bekannt. Diese Information geht auch nicht durch den Ausfall des Nockenwellensensors verloren. Daher braucht das erfindungsgemäße Verfahren in einem solchen Fall nicht während der Fahrt erneut gestartet zu werden.
Erst durch ein Abstellen der Motors geht die Information über den ZOT verloren. Das erfindungsgemäße Verfahren ermittelt dann den ZOT beim Neustart des Motors.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines mehrzylindrigen Viertakt-Verbrennungsmotors, der von Kolben begrenzte Brennräume sowie eine Kurbelwelle mit Positionsmarkierung, einen Kurbelwellensensor und eine Motorsteuereinheit aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Motorstart in einem Schritt (2) eine Befeuerung der Brennräume erfolgt, deren Kolben sich im oberen Totpunkt befinden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach erfolgtem Motorstart in einem weiteren Schritt (4) die Befeuerung im oberen Totpunkt in einem ersten Brennraum erfolgt und sich eine Befeuerung weiterer Brennräume entsprechend einer vorgegebenen Zündreihenfolge anschließt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuereinheit in einem nachfolgenden Schritt (5) erfasst, ob nach der Befeuerung eines Brennraums ein Motordrehzahlabfall erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Befeuerung jedes Brennraums in Zündreihenfolge nach jeweils 720° Kurbelwellenwinkel wiederholt wird, wenn die Motorsteuereinheit keinen Motordrehzahlabfall erfasst hat.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Schritt (6) die Befeuerung jedes Brennraums in Zündreihenfolge nach jeweils 360° Kurbelwellenwinkel wiederholt wird und danach nach jeweils 720° Kurbelwellenwinkel wiederholt wird, wenn die Motorsteuereinheit einen Motordrehzahlabfall erfasst hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Befeuerung nach Maßgabe eines Nockenwellensensorsignals erfolgt, wenn die Motorsteuereinrichtung ein Nockenwellensensorsignal erfasst oder gespeichert hat.