-
Stand der Technik
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synchronisation
eines Steuergerätes
einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine
mit Benzin-Saugrohr-Einspritzung,
wobei eine relative Winkellage einer ersten Welle bezüglich einer
zweiten Welle der Brennkraftmaschine ermittelt wird und das Steuergerät auf der
Basis der ermittelten relativen Winkellage synchronisiert wird,
sowie eine Vorrichtung, eine Verwendung eines Klopfsensors zur Synchronisation
eines Steuergerätes
einer Brennkraftmaschine und ein Computerprogrammprodukt nach den
Oberbegriffen der unabhängige
Ansprüche.
-
Um
eine möglichst
saubere Verbrennung eines Kraftstoffgemisches in einem Brennraum
einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges zu erreichen, muss
die Lage einer Nockenwelle, welche zur Steuerung des Öffnens und
Schließens
von Ventilen der Brennräume
verwendet wird, zur Kurbelwelle stets bekannt sein. Ein Steuergerät der Brennkraftmaschine
verwendet die Information über
die relative Lage dieser beiden Wellen, um den Betrieb der Brennkraftmaschine
zu optimieren. Das Steuergerät gilt
als synchronisiert, falls die relative Lage der beiden Wellen zueinander
bekannt ist. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die Position
der Kurbelwelle durch einen Sensor an der Kurbelwelle und die Position
der Nockenwelle durch einen weiteren Sensor an der Nockenwelle zu
erfassen. Problematisch ist, dass für die Synchronisation des Steuergerätes zwei
Geberräder
und zwei Sensoren notwendig sind.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Eine
Aufgabe der Erfindung ist es, die Synchronisation eines Steuergerätes einer
Brennkraftmaschine einfacher zu gestalten, wobei insbesondere ein
Verfahren oder eine Vorrichtung angegeben werden sollen, mit denen
eine verbesserte oder vereinfachte Synchronisation des Steuergerätes möglich ist.
-
Dieses
Problem wird gelöst
durch ein Verfahren zur Synchronisation eines Steuergerätes einer Brennkraftmaschine,
insbesondere einer Brennkraftmaschine mit Benzin-Saugrohr-Einspritzung,
wobei eine relative Winkellage einer ersten Welle bezüglich einer
zweiten Welle der Brennkraftmaschine ermittelt wird und das Steuergerät auf der
Basis der ermittelten relativen Winkellage synchronisiert wird,
gekennzeichnet durch Ermitteln der relativen Winkellage durch Auswerten
eines durch die Brennkraftmaschine erzeugten Schallereignisses.
-
Die
erste Welle ist vorzugsweise die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine
und die zweite Welle ist vorzugsweise eine Nockenwelle der Brennkraftmaschine.
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass nicht notwendigerweise ein
Phasengeber zur Synchronisation des Steuergerätes benötigt wird. Gleichwohl kann
zur Überprüfung oder
zur Erhöhung
der Genauigkeit zusätzlich
zu der Erfindung eine Synchronisation über an den Wellen angeordnete
Geberräder
oder über
einen Phasengeber erfolgen. Das Schallereignis kann ein beliebiges
Schallereignis der Brennkraftmaschine sein, wobei das Schallereignis
vorzugsweise ein wiederkehrendes Schallereignis ist. Besonders bevorzugt
wird ein Schallereignis, das innerhalb eines Taktzyklus eines Brennraums
an einer immer gleichen Stelle innerhalb des Taktes des Brennraums auftritt.
Dies bietet den Vorteil, dass durch Erkennen dieses Schallereignisses,
wobei vorzugsweise das Auswerten des Schallereignisses ein Erkennen
des Schallereignisses und ein Zuordnen des Schallereignisses zu
einem entsprechenden Ereignis der Brennkraftmaschine umfasst, die
relative Winkellage der zwei Wellen ermittelt werden kann.
-
Vorzugsweise
wird das durch die Brennkraftmaschine erzeugte Schallereignis mit
einem an der Brennkraftmaschine angeordneten Sensor aufgenommen.
Der Sensor ist vorzugsweise ein Sensor, der auf piezokeramischer
Basis arbeitet, wobei auch andere Sensoren verwendet werden können, die
das Schallereignis in ein elektrisches Signal wandeln können. Vorzugsweise
ist der zur Auswertung verwendete Schall der Körperschall der Brennkraftmaschine,
wobei vorteilhafterweise der Sensor an der Brennkraftmaschine montiert
wird, so dass er den Körperschall
der Brennkraftmaschine aufnimmt. Demzufolge ist vorzugsweise das
Schallereignis ein Körperschallereignis
der Brennkraftmaschine. Die Auswertung des Körperschalls der Brennkraftmaschine
bietet den Vorteil, dass bei der Auswertung des durch den Sensor
aufgenommen Signals weniger Störgeräusche auszublenden
sind. Der an der Brennkraftmaschine angeordnete Sensor ist vorzugsweise
ein vorhandener Klopfsensor der Brennkraftmaschine. Dies bietet
den Vorteil, dass kein zusätzlicher
Sensor benötigt
wird. Vorteilhafterweise wird bei einer Brennkraftmaschine mit vier
Brennräumen
oder bei einer Bank mit vier Brennräumen der Sensor zur Aufnahme
des Schallereignisses außermittig
angeordnet, d. h. nicht in der geometrischen Mitte der Reihe, also
beispielsweise bei eine Reihe mit vier Brennräumen nicht zwischen dem zweiten und
dem dritten Brennraum. Dies bietet den Vorteil, dass eine Unterscheidung
von Schallereignissen, die durch die einzelnen Brennräume ausgelöst werden, einfacher
möglich
ist. Besondere Vorteile bietet die Anordnung von zwei Sensoren,
wobei zumindest einer zugleich als Klopfsensor verwendet wird. Die zwei
Sensoren werden vorteilhafterweise jeweils zwischen zwei benachbarten
Brennräumen
angeordnet, also der erste Sensor zwischen dem Brennraum 1 und
Brennraum 2 und der zweite Sensor zwischen dem Brennraum 3 und
dem Brennraum 4 bei einer Reihe mit vier Brennräumen. Bei
einer Brennkraftmaschine mit einer Reihe von drei parallelen Brennräumen wird
der Sensor vorteilhafterweise mittig, d. h. am zweiten Brennraum,
angeordnet. Dies bietet den Vorteil, dass mit dem einen Sensor sowohl
verschiedene Schallereignisse gut den einzelnen Brennräumen bzw.
deren Ventilen zugeordnet werden können und andererseits keine
Einschränkung
bei der Klopferkennung im Betrieb der Brennkraftmaschine hingenommen
werden muss. Bei einer Reihe mit zwei Zylindern wird der Sensor
vorteilhafterweise außermittig
angeordnet, um wiederum durch die unterschiedlichen Weglängen von
den Schallquellen, beispielsweise den Ventilen, zu dem Sensor eine
Differenzierung zu ermöglichen.
-
Vorzugsweise
umfasst der Schritt des Auswertens des durch die Brennkraftmaschine
erzeugten Schallereignisses ein Vergleichen des Schallereignisses
mit einem bekannten Speicherschallereignis. Das bekannte Speicherschallereignis
ist vorteilhafterweise ein abgespeicherter Schallverlauf, der üblicherweise
bei einem bekannten Betriebsereignis auftritt. Dies bietet den Vorteil,
dass dadurch die relative Lage der zwei Wellen bekannt wird, da
einem bekannten Betriebsereignis eine bestimmte relative Winkellage
der Nockenwelle und der Kurbelwelle zugeordnet werden kann, bei
dem dieses bekannte Betriebsereignis auftritt. Das bekannte Betriebsereignis kann
beispielsweise ein Öffnen
oder Schließen
eines Auslassventils oder eines Einlassventils sein. Weiterhin kommt
das Zünden
eines Gemisches und das anschließende Verbrennen des Gemisches
bzw. der dadurch verursachte Körperschall
in Betracht. Das Zuordnen des Schallereignisses zu dem bekannten Betriebsereignis
erfolgt vorteilhafterweise durch einen Vergleich des aufgenommenen
Schallereignisses mit einem bekannten Verlauf des erzeugten Schalls
des bekannten Betriebsereignisses. Insbesondere wird bevorzugt,
dass bei dem Zuordnen des Schallereignisses der erzeugte Schall
oder der durch den Sensor aufgenommene Schall oder Körperschall mit
einem bekannten Speicherschallereignis verglichen wird. Dies bietet
den Vorteil einer einfachen Synchronisation durch einen einfachen
Vergleich, der mit bekannten technischen Mitteln erreicht werden
kann. Das bekannte Speicherschallereignis gehört vorzugsweise zu dem bekannten
Betriebsereignis der Brennkraftmaschine, beispielsweise dem oben
genannten Betrieb des Einlassventils oder des Auslassventils und
liegt abgespeichert vor. Bevorzugt wird, falls das mit dem Sensor
aufgenommene Schallereignis digitalisiert wird und das bekannte Speicherschallereignis
ebenfalls digitalisiert vorliegt, so dass ein Vergleich der beiden
digitalisierten Verlaufskurven der Schallereignisse vorgenommen
werden kann. Besondere Vorteile bietet der Vergleich des erzeugten
Schalls mit einer Mehrzahl von bekannten Speicherschallereignissen,
wobei dadurch die Zuverlässigkeit
und Genauigkeit des Verfahrens erhöht wird. So kann eine Kontrolle
einer anhand eines bekannten Speicherschallereignisses vorgenommenen
Synchronisation anhand eines weiteren bekannten Speicherschallereignisses
vorgenommen werden.
-
Vorzugsweise
erfolgt das Synchronisieren bei einem Start der Brennkraftmaschine,
wobei das Schallereignis ein Schließschallereignis ist, das von einem
Ventil der Brennkraftmaschine erzeugt wird. Dieses Merkmal bietet
den Vorteil, dass bei einem ersten Zünden eines Gemisches in einem
Brennraum der Brennkraftmaschine die relative Winkellage der zwei
Wellen bekannt ist und das Steuergerät synchronisiert ist, so dass
eine optimale Verbrennung gewährleistet
ist. Das Schließschallereignis
ist ein durch ein Einlassventil oder ein Auslassventil eines Brennraums
der Brennkraftmaschine erzeugtes Schallereignis, das einem Öffnen des
jeweiligen Ventils oder bevorzugt einem Schließen des jeweiligen Ventils
entspricht. Bevorzugt wird, falls mehrere Schallereignisse, d. h.
mehrere Schließschallereignisse,
ausgewertet werden, um die Genauigkeit des Verfahrens zu erhöhen. Das
Speicherschallereignis kann ein einzelnes Schließschallereignis sein oder eine Überlagerung
von mehreren Schließschallereignissen,
wobei im ersteren Fall vorzugsweise das Schallereignis auch mit
einer Kombination bekannter Speicherschallereignisse, d. h. abgespeicherter Schließschallereignisse,
verglichen wird.
-
Vorzugsweise
ist das Schallereignis ein Verbrennungsschallereignis, das durch
eine Verbrennung eines Gemisches in einem Brennraum der Brennkraftmaschine
erzeugt wird. Da pro Brennraum während
eines Taktzyklus lediglich eine Verbrennung stattfindet, bietet
diese Maßnahme
eine besonders sichere Möglichkeit
zur Ermittlung der relativen Winkellage der zwei Wellen. Besonders
bevorzugt wird, falls mehrere Schallereignisse ausgewertet werden, wobei
Schließschallereignisse
und Verbrennungsschallereignisse ausgewertet werden, um die Zuverlässigkeit
des Verfahrens zu erhöhen.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
bietet besondere Vorteile, falls das bei dem Start der Brennkraftmaschine
erfolgte Synchronisieren während
eines nachfolgenden befeuerten Betriebs der Brennkraftmaschine überprüft wird,
indem ein während
des nachfolgenden befeuerten Betriebs erzeugtes Verbrennungsschallereignis
oder Schließschallereignis ausgewertet
wird. Besonders bevorzugt wird, falls ein während des nachfolgenden befeuerten
Betriebs erzeugtes Verbrennungsschallereignis ausgewertet wird.
Der Vorteil ist jeweils, dass die beim Start der Brennkraftmaschine
erfolgte Synchronisation verifiziert werden kann.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
basiert auf dem Ansatz, dass eine schon vorhanden Messgröße, nämlich der
durch den Klopfsensor aufgenommene Schall, zusätzlich entsprechend aufbereitet
wird und damit eine andere Messgröße, hier das Signal des Sensors
der Nockenwelle, ersetzt. Vorteilhafterweise wird das Schallereignis
durch den Sensor aufgenommen, indem ein winkelbezogenes geeignetes
Messfenster gewählt
wird. Dabei kann eine aus einem Drehsensor bekannte Winkellage der
Kurbelwelle verwendet werden, um zwischen zwei Winkeln ein Messfenster
zu erzeugen, in dem das Schallereignis aufgenommen wird. Dies bietet
Vorteile, da beispielsweise aus Betriebsparametern der Brennkraftmaschine
allgemein bekannt ist, bei welcher Winkellage der Kurbelwelle ein
Schließen
oder Öffnen
eines Ventils auftritt.
-
Weiterhin
betrifft die Erfindung eine Verwendung eines Klopfsensors zur Synchronisation
eines Steuergerätes
einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine
mit Benzin-Saugrohr-Einspritzung, wobei die relative Winkellage
einer ersten Welle zu einer zweiten Welle der Brennkraftmaschine
ermittelt wird, indem ein von dem Klopfsensor aufgenommenes Schallereignis
der Brennkraftmaschine ausgewertet wird. Eine solche Verwendung
bietet den Vorteil, dass mit einem bereits vorhandenen Klopfsensor
das Steuergerät
synchronisiert werden kann. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verwendung
ergeben sich im Zusammenhang mit den oben beschriebenen bevorzugten
Verfahrensmerkmalen.
-
Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung, insbesondere
ein Steuergerät
einer Brennkraftmaschine, die zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
gegebenenfalls mit einem oder mehreren der oben beschriebenen bevorzugten
Merkmale, eingerichtet ist.
-
Ein
weiterer unabhängiger
Gegenstand der Erfindung ist ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode
zur Durchführung
aller erfindungsgemäßen Schritte
eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei
auch die oben genannten bevorzugten Merkmale oder Verfahrensschritte
hinzugefügt
werden können,
wenn das Programm in einem Computer ausgeführt wird.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Dabei
zeigen:
-
1 eine
Vier-Zylinder-Reihe mit einem mittig angeordneten Schallsensor;
-
2 eine
Vier-Zylinder-Reihe mit einem außermittig angeordneten Schallsensor;
-
3 ein
schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
-
4 eine Übersicht
mit Betriebsereignissen einer Vier-Zylinder-Reihe einer Brennkraftmaschine
im geschleppten Zustand;
-
5 eine
Vier-Zylinder-Reihe mit zwei Schallsensoren;
-
6 eine
Drei-Zylinder-Reihe mit einem mittig angeordneten Schallsensor;
-
7 eine
Zwei-Zylinder-Reihe mit einem außermittig angeordneten Schallsensor;
-
8 einen
einzelnen Zylinder mit einem angeordneten Schallsensor.
-
Ausführungsformen
der Erfindung
-
Die 1 zeigt
schematisch eine Vier-Zylinder-Reihe 1 einer Brennkraftmaschine,
die vier in Reihe angeordnete Brennräume 5, 6, 7 und 8 aufweist.
Mittig der Vier-Zylinder-Reihe 1 zwischen dem Brennraum 6 und
dem Brennraum 7 ist ein Schallsensor 10 angeordnet,
der fest mit der Vier-Zylinder-Reihe verbunden ist, so dass er einen
Körperschall
der Vier-Zylinder-Reihe 1 in ein elektrisches Signal wandelt.
Im dargestellten Fall nimmt der Schallsensor 10 gerade
zwei Geräusche 12 und 13 auf,
die durch Schließvorgänge von
Ventilen der Brennräume 7 und 8 erzeugt
werden. Der Schallsensor 10 entspricht einem Klopfsensor
und erfüllt
neben den hier da rgestellten Funktionen auch die Funktion eines Klopfsensors.
Aufgrund seiner mittigen Anordnung ist der Schallsensor 10 auch
dazu geeignet, Geräusche
aufzunehmen, die durch Schließvorgänge von Ventilen
der Brennräume 5 und 6 erzeugt
werden.
-
Die 2 zeigt
eine alternative Anordnung des Schallsensors 10, wobei
in der 2 gleiche Gegenstände wie in der 1 mit
den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Der Unterschied besteht
in der außermittigen
Anordnung des Schallsensors 10 an dem Brennraum 7.
Dies bietet den Vorteil, dass Schallsignale von dem Brennraum 5 und
dem Brennraum 7 aufgrund der außermittigen Anordnung des Schallsensors 10 eindeutig
erkennbar sind und nicht mit Schallereignissen der Brennräume 6 und 8 verwechselt
werden können,
so dass eine Genauigkeit der Erfassung einzelner Schließvorgänge von
Ventilen der Brennräume 5, 6, 7 und 8 verbessert
wird. Dabei ist zu berücksichtigen,
dass bei der üblichen
Zündreihenfolge
5-7-8-6 (Bezugszeichen der Brennräume 5, 6, 7 und 8,
entsprechend physikalischer Zündreihenfolge
1-3-4-2).
-
Die 3 zeigt
ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das Steuergerät der Brennkraftmaschine,
welche die Vier-Zylinder-Reihe 1 der 2 enthält, synchronisiert
wird. Zur Synchronisation des Steuergeräts muss die relative Position
der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine zu einer Nockenwelle, welche
die Ventile der Brennräume 5, 6, 7 und 8 betätigt, ermittelt
werden. Das Verfahren dient dazu, die Synchronisation des Steuergerätes während des
Starts der Brennkraftmaschine mit einem Anschleppen der Brennkraftmaschine durch
ein Startaggregat vorzunehmen. Das Verfahren startet mit einem Schritt 20,
bei dem das Startaggregat durch Drücken eines Starterknopfs betätigt wird,
so dass die Brennkraftmaschine geschleppt wird. In einem nachfolgenden
Schritt 21 wird abgewartet, bis die Drehzahl der Brennkraftmaschine
eine definierte Schwelle überschritten
hat. Anschließend wird
in einem Schritt 22 abgewartet, bis ein an der Kurbelwelle
angeordneter Drehsensor anhand eines fehlenden Zahnes einer Zahnscheibe
eine erste Bezugsmarke erkennt. Anschließend wird in einem Schritt 23 während eines
bestimmten Winkelfortschritts der Kurbelwelle ein winkelbezogenes
Messfenster geöffnet,
in dem durch die Brennkraftmaschine erzeugte Schallereignisse durch
den Schallsensor aufgenommen werden. Genauer sind die Schallereignisse
Schließschallereignisse,
die beim Schließen von
Einlassventilen und Auslassventilen entstehen. Im Schritt 23 werden
die aufgenommenen Schließschallereignisse
mit abgespeicherten Schallereignissen verglichen, um festzustellen,
welche Ventile welcher der vier Brennräume der Vier-Zylinder-Reihe 1 gerade
geschlossen wurden. Bei Erkennen einer ausreichenden Übereinstimmung
zwischen zumindest einem der aufgenommenen Schließschallereignisse
und einem der abgespeicherten Schallereignisse, d. h. der Speicherschallereignisse,
ist bekannt, welche Ventile geschlossen wurden, wobei damit auch
die Lage der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle bestimmt werden
kann. Diese Feststellung der relativen Winkellage der Nockenwelle
zur Kurbelwelle erfolgt im Schritt 24. Anschließend wird
in einem Schritt 25 das Steuergerät der Brennkraftmaschine synchronisiert.
-
Nachdem
die Brennkraftmaschine in den befeuerten Betrieb übergegangen
ist, kann die Synchronisation des Steuergeräts plausibilisiert werden. Dies
geschieht im Diagramm der 3 ab dem Schritt 30.
Zunächst
wird im Schritt 30 wieder abgewartet, bis eine Bezugsmarke
durch den Drehsensor an der Kurbelwelle erkannt wird. Nach Erkennen
der Bezugsmarke im Schritt 30 wird im Schritt 31 wiederum
ein kurbelwellenwinkelbezogenes Messfenster geöffnet, wobei diesmal neben
den Schließschallereignissen
auch Verbrennungsschallereignisse aufgenommen werden, die durch
eine Verbrennung in einem der Brennräume entstehen. Dann wird wiederum
durch Vergleich der aufgenommenen Schallereignisse mit abgespeicherten
Schallereignissen die relative Winkellage der Nockenwelle zur Kurbelwelle ermittelt.
Anschließend
wird in einem Schritt 32 überprüft, ob das Ergebnis der Ermittlung
der relativen Winkellage mit der beim Start ermittelten relativen Winkellage
(Schritte 23 und 24) übereinstimmt. Falls dies der
Fall ist, springt das Verfahren zum Schritt 30 zurück, um fortwährend zu überprüfen, ob
die erfolgte Synchronisation anhand der ermittelten relativen Winkellage
plausibel ist. Falls im Schritt 32 erkannt wird, dass die
während
des befeuerten Betriebs in den Schritten 30 und 31 ermittelte
relative Winkellage nicht gleich der in den Schritten 23 und 24 im
geschleppten Betrieb ermittelten relativen Winkellage ist, so wird
im Schritt 33 eine erneute Synchronisation des Steuergeräts mit der
neu ermittelten relativen Winkellage vorgenommen. Anschließend springt
das Verfahren wiederum zum Schritt 30 zurück, um mit der Überprüfung der
relativen Winkellage der Kurbelwelle zur Nockenwelle fortzufahren.
-
Falls
während
des befeuerten Betriebs der Brennkraftmaschine die Synchronisation
des Steuergeräts,
beispielsweise aufgrund eines Resets des Steuergeräts, verloren
geht, so springt das Verfahren in den Schritt 30. Nachfolgend
wird wiederum im Schritt 31 die relative Winkellage der
Kurbelwelle zur Nockenwelle ermittelt. Im Schritt 32 wird
festgestellt, dass keine Synchronisation des Steuergeräts vorhanden
ist und damit auch eine Information über die relative Winkellage
der Nockenwelle zur Kurbelwelle fehlt. Dementsprechend wird im Schritt 32 festgestellt,
dass keine Übereinstimmung
vorliegt. Es wird mit dem Schritt 33 fortgefahren, in dem
das Steuergerät
synchronisiert wird.
-
In
der 4 sind die Öffnungs-
und Schließvorgänge der
Ventile der Brennräume 5, 6, 7 und 8 der
Vier-Zylinder-Reihe 1 der 2 dargestellt.
Zuunterst ist eine Abfolge von Öffnungs-
und Schleißvorgängen von
Ventilen des Brennraums 5 dargestellt. Darüber sind
in der folgenden Reihenfolge die Öffnungs- und Schließvorgänge der
Ventile der Brennräume 7, 8 und 6 (von
unten nach oben) dargestellt. Dabei zeigt jeweils der linke Beginn
eines Balkens das Öffnen
eines oder der Auslassventile des jeweiligen Brennraums und der
Querstrich in der Mitte des Balkens das für das Schallereignis relevante Schließen des
Auslassventils an. Das Öffnen
verursacht nicht ein auswertbares Schallereignis. Das rechte Ende
jedes Balkens zeigt hingegen das Schließen des Einlassventils an,
wobei das Öffnen des
Einlassventils nicht dargestellt ist. Weiterhin ist auf der Längsachse
ein Winkelmaß des
Fortschritts der Drehung der Kurbelwelle dargestellt, wobei die ausgelassenen
Striche jeweils Bezugsmarken entsprechen, an denen der Drehsensor
die Lage der Kurbelwelle eindeutig erkennt. Wenn das in der 3 dargestellte
erfindungsgemäße Verfahren
im Schritt 23 die erste Bezugsmarke (vor 360°) erkennt, so
wartet es weitere 180° Winkeldrehung
der Kurbelwelle ab, um nachfolgend ein 90° breites, durch gestrichelte
Linien angedeutetes Messfenster zu öffnen, in dem Schallereignisse
aufgenommen werden. Im vorliegenden Fall werden nachfolgend auf
die erste Bezugsmarke die beiden in dem Kreis 40 liegenden
Schallereignisse aufgenommen, wobei das Einlassventil des Brennraums 8 und
das Auslassventil des Brennraums 6 kurz aufeinander folgend
schließen
und Schließgeräusche erzeugen,
welche durch den Schallsensor 10 erfasst werden. Das Verfahren der 3 erkennt
nun im Schritt 23 eindeutig die relative Winkellage der
Nockenwelle zur Kurbelwelle, da sich die in dem Messfenster entsprechend
des Kreises 40 aufgenommenen Schließschallereignisse deutliche
von denen unterscheiden, die bei einer um 360° weiter gedrehten Kurbelwelle
in einem weiteren Messfenster aufgenommen würden. Diese Schließschallereignisse
in dem weiteren Messfenster sind mit dem Kreis 41 gekennzeichnet.
Bei Berücksichtigung
der außermittigen
Anordnung des Schallsensors 10 (siehe 2)
ist klar erkennbar, dass sich die durch Schließen von Ventilen an den Brennräumen 5 und 7 erzeugten
und im Kreis 41 dargestellten Schallereignisse klar von
denen der im Kreis 40 dargestellten Schallereignisse unterscheiden
müssen,
da die Laufwege des Körperschalls
von den Ventilsitzen der Brennräume
unterschiedlich sind. Daher wird auch die in der 2 gezeigte
Anordnung des Schallsensors 10 außerhalb der Mitte der Vier-Zylinder-Reihe 1 bevorzugt.
Für eine
bessere Klopferkennung ist es jedoch auch möglich, den Schallsensor 10 wie
in der 1 gezeigt mittig anzuordnen, wobei dann an die Auswertung
des durch den Schallsensor 10 aufgenommenen Schallsignals
im Schritt 23 der 3 höhere Anforderungen
gestellt werden, um eine ausreichende Trennschärfe zu gewährleisten. Die nachfolgend
im befeuerten Betrieb aufgenommenen Verbrennungsschallereignisse
eignen sich analog zu den hier dargestellten Schließschallereignissen
zur Feststellung der relativen Winkellage der Kurbelwelle zur Nockenwelle,
wobei die Auswertung dadurch erleichtert wird, dass in einem der
in der 4 dargestellten Messfenster jeweils nur eine Verbrennung stattfindet,
so dass die Zuordnung des Verbrennungsschallereignisses zu einem
bestimmten Brennraum erleichtert wird, insbesondere unter Berücksichtigung
der Tatsache, dass die Zündreihenfolge bekannt
ist.
-
In
der 5 ist eine alternative Anordnung von Schallsensoren
gezeigt, wobei hier an einer Vier-Zylinder-Reihe 1 zwei
Schallsensoren 10, jeweils einer zwischen den Brennräumen 5 und 6 und einer
zwischen den Brennräumen 7 und 8 gezeigt
ist. Die Bezugszeichen entsprechen wiederum denen in der 1 verwendeten.
Die dargestellte Variante mit zwei Schallsensoren 10 bietet
den Vorteil, dass sowohl eine gute Klopferkennung als auch eine
gute Ermittlung der relativen Winkellage der Nockenwelle zur Kurbelwelle
möglich
ist. Dies liegt daran, dass Schließschallereignisse von Ventilen
der Brennräume 7 und 8 durch
den zusätzlichen
Schallsensor 10 eindeutig von Schließschallereignissen von Ventilen der
Brennräume 5 und 6 unterschieden
werden können.
-
In
der 6 ist eine Drei-Zylinder-Reihe 51 dargestellt,
die über
drei Brennräume 52, 53 und 54 verfügt. Mittig
ist wiederum ein Schallsensor 10 angeordnet. Die Drei-Zylinder-Reihe 51 kann
beispielsweise eine Bank einer Brennkraftmaschine sein, die in V-Form
angeordnete sechs Brennräume,
darunter die Brennräume 52, 53 und 54,
umfasst. Mit der in der 7 dargestellten Anordnung ist
sowohl eine gute Klopferkennung als auch eine gute Erkennung von
Schließschallereignissen
der einzelnen Brennräume 52, 53 und 54 möglich. Grundsätzlich ist
mit abnehmender Anzahl der Brennräume in einer Reihe eine Ermittlung
der Winkellage der Nockenwelle relativ zu der Winkellage der Kurbelwelle
leichter, da während
eines Taktzyklus über
eine Drehung um 720° der
Kurbelwelle weniger Schließereignisse
von Ventilen an den Brennräumen
auftreten. So sind in den 7 und 8 beispielhafte
Anordnungen von Schallsensoren 10 an einer Zwei-Zylinder-Reihe 61 (7)
und an einem Ein-Zylinder-Brennraum 71 (8)
gezeigt. Die Erkennung der relativen Winkellage der Nockenwelle
zur Kurbelwelle erfolgt bei den in den 6 bis 8 gezeigten
Anordnungen analog wie bei der Vier-Zylinder-Reihe 1 der 1.