DE102014112543A1 - Method for determining the position of a camshaft of an internal combustion engine and internal combustion engine for carrying out such a method - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Position einer Nockenwelle einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere einer in einem Kraftfahrzeug eingesetzten Verbrennungskraftmaschine. Ferner betrifft die Erfindung eine Verbrennungskraftmaschine zur Durchführung eines solchen Verfahrens. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung der Position einer Nockenwelle einer Verbrennungskraftmaschine sowie eine Verbrennungskraftmaschine zur Durchführung eines solchen Verfahrens zur Verfügung zu stellen, die einfach und kostengünstig realisierbar sind und eine möglichst präzise Bestimmung der Nockenwellenposition zumindest in einem Bewegungs-Teilbereich der Nockenwellenbewegung ermöglichen. Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung der Position einer Nockenwelle einer Verbrennungskraftmaschine wird mit Hilfe mindestens eines an einer ersten Position angeordneten ersten Sensors (32) der Abstand zu einem ersten Nocken (34) der Nockenwelle gemessen und aufgrund des mit dem ersten Sensor (32) ermittelten Abstands die absolute Position der Nockenwelle ermittelt wird. Das Verfahren ist insbesondere geeignet für Verbrennungskraftmaschinen mit als Ventiltrieb eingesetzten Nockenwellen, deren Nocken üblicherweise eine stetige Außenkontur mit einem kreisbogenförmigen Nullhubabschnitt (36) und einem von dem Nullhubabschnitt (36) abweichenden Arbeitshubabschnitt (38) aufweisen. Durch die Messung des Abstands von einem ersten Sensor (32) zu dem Nocken kann zumindest in dem Bewegungs-Teilbereich, in welchem der Abstand von dem ersten Sensor (32) zu dem Arbeitshubabschnitt (38) gemessen wird, mit genau zwei Messungen die exakte Position der Nockenwelle ermittelt werden.The invention relates to a method for determining the position of a camshaft of an internal combustion engine, in particular an internal combustion engine used in a motor vehicle. Furthermore, the invention relates to an internal combustion engine for carrying out such a method. The invention has for its object to provide a method for determining the position of a camshaft of an internal combustion engine and an internal combustion engine for performing such a method available, which are simple and inexpensive to implement and as precise as possible determination of the camshaft position at least in a motion portion of the Enable camshaft movement. According to a method according to the invention for determining the position of a camshaft of an internal combustion engine, the distance to a first cam (34) of the camshaft is measured with the aid of at least one first sensor (32) arranged at a first position and determined on the basis of the first sensor (32) Distance the absolute position of the camshaft is determined. The method is particularly suitable for internal combustion engines with camshaft used as a valve train, the cam usually have a continuous outer contour with a circular arc Nullhubabschnitt (36) and a deviating from the zero stroke section (36) Arbeitshubabschnitt (38). By measuring the distance from a first sensor (32) to the cam, with exactly two measurements, the exact position can be determined at least in the motion subregion in which the distance from the first sensor (32) to the working stroke section (38) is measured the camshaft can be determined.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Position einer Nockenwelle einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere einer in einem Kraftfahrzeug eingesetzten Verbrennungskraftmaschine. Ferner betrifft die Erfindung eine Verbrennungskraftmaschine zur Durchführung eines solchen Verfahrens.The invention relates to a method for determining the position of a camshaft of an internal combustion engine, in particular an internal combustion engine used in a motor vehicle. Furthermore, the invention relates to an internal combustion engine for carrying out such a method.
Zur Modellierung der Brennraumfüllung einer Verbrennungskraftmaschine ist die Kenntnis über die genaue Winkellage der Nocken der Gaswechselventile von großer Bedeutung. Dies gilt insbesondere für Verbrennungskraftmaschinen, bei welchen die Phase zumindest einer Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle verstellbar ist. In den meisten Verbrennungskraftmaschinen werden dazu Geberräder drehfest mit Nockenwelle bzw. Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine verbunden und die Position des Geberrades über mindestens einen Sensor erfasst. Häufig anzutreffende Nockenwellen-Geberräder (sogenannte Schnellstart-Geberräder) weisen über den Umfang verteilt eine nur begrenzte Zahl von Zähnen auf, üblicherweise vier Zähne mit vier zwischen den Zähnen angeordneten Lücken.To model the combustion chamber filling of an internal combustion engine, the knowledge of the exact angular position of the cams of the gas exchange valves is of great importance. This applies in particular to internal combustion engines in which the phase of at least one camshaft relative to the crankshaft is adjustable. In most internal combustion engines donor wheels are rotatably connected to the camshaft or crankshaft of the internal combustion engine and detects the position of the encoder wheel via at least one sensor. Frequently encountered camshaft sensor wheels (so-called quick-start sensor wheels) have a limited number of teeth distributed over the circumference, usually four teeth with four gaps between the teeth.
Aus
Aus
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung der Position einer Nockenwelle einer Verbrennungskraftmaschine sowie eine Verbrennungskraftmaschine zur Durchführung eines solchen Verfahrens zur Verfügung zu stellen, die einfach und kostengünstig realisierbar sind und eine möglichst präzise Bestimmung der Nockenwellenposition zumindest in einem Bewegungs-Teilbereich der Nockenwellenbewegung ermöglichen.The invention has for its object to provide a method for determining the position of a camshaft of an internal combustion engine and an internal combustion engine for performing such a method available, which are simple and inexpensive to implement and as precise as possible determination of the camshaft position at least in a motion portion of the Enable camshaft movement.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere praktische Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.The object is achieved according to the invention with the features of the independent claims. Further practical embodiments of the invention are described in the subclaims.
Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung der Position einer Nockenwelle einer Verbrennungskraftmaschine wird mit Hilfe mindestens eines an einer ersten Position angeordneten ersten Sensors der Abstand zu einem ersten Nocken der Nockenwelle gemessen und aufgrund des mit dem ersten Sensor ermittelten Abstands die absolute Position der Nockenwelle ermittelt. Mit dem Begriff Nocken sind ausschließlich Nocken zur Betätigung von Gaswechselventilen der Verbrennungskraftmaschine gemeint. Das Verfahren ist insbesondere geeignet für Verbrennungskraftmaschinen mit als Ventiltrieb eingesetzten Nockenwellen, deren Nocken üblicherweise eine stetige Außenkontur mit einem kreisbogenförmigen Nullhubabschnitt und einem von dem Nullhubabschnitt abweichenden Arbeitshubabschnitt aufweisen. Durch die Messung des Abstands von einem ersten Sensor zu dem Nocken kann zumindest in dem Bewegungs-Teilbereich, in welchem der Abstand von dem ersten Sensor zu dem Arbeitshubabschnitt gemessen wird, mit genau zwei Messungen die exakte Position der Nockenwelle ermittelt werden. Vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es insbesondere, dass die Messung an einem Nocken selbst erfolgt und somit insbesondere bezüglich dieses Nockens sehr genau ist. Die Messung ist damit unabhängig von etwaigen Fertigungstoleranzen und/oder Montagetoleranzen eines separat gefertigten oder an der Nockenwelle ausgebildeten Nockenwellen-Geberrades. Bei den meisten Nockenwellen erstreckt sich der Arbeitshubabschnitt eines Nockens über ca. 60° bis 150° des Umfangs des Nockens, insbesondere über 80° bis 120°. Daraus resultiert, dass mit dem oben beschriebenen Verfahren über mindestens 1/6 (bei 60°) des Umfangs innerhalb kürzester Zeit die Lage der Nockenwelle sehr genau feststellbar ist. Die Verwendung nur eines Sensors und die damit verbundene exakte Positionsbestimmung und kontinuierliche Lageverfolgung der Nockenwelle in einem Bewegungs-Teilbereich der Nockenwelle kann bei geeigneter Anordnung des Sensors insbesondere für 1-Zylinder-Verbrennungskraftmaschinen ausreichend sein.In accordance with a method according to the invention for determining the position of a camshaft of an internal combustion engine, the distance to a first cam of the camshaft is measured with the aid of at least one first sensor arranged at a first position, and the absolute position of the camshaft is determined on the basis of the distance determined with the first sensor. By the term cams are meant exclusively cams for actuating gas exchange valves of the internal combustion engine. The method is particularly suitable for internal combustion engines with camshaft used as a valve train, the cam usually have a continuous outer contour with a circular arc Nullhubabschnitt and deviating from the Nullhubabschnitt Arbeitshubabschnitt. By measuring the distance from a first sensor to the cam, the exact position of the camshaft can be determined at least in the motion subregion in which the distance from the first sensor to the working stroke section is measured with exactly two measurements. An advantage of the method according to the invention is in particular that the measurement takes place on a cam itself and thus is very accurate, in particular with respect to this cam. The measurement is thus independent of any manufacturing tolerances and / or mounting tolerances of a separately manufactured or formed on the camshaft camshaft sensor wheel. In most camshafts, the working stroke portion of a cam extends over about 60 ° to 150 ° of the circumference of the cam, more preferably over 80 ° to 120 °. As a result, with the method described above at least 1/6 (at 60 °) of the circumference within a very short time the position of the camshaft is very accurately determined. The use of only one sensor and the associated exact position determination and continuous tracking of the position of the camshaft in a motion portion of the camshaft can be sufficient with a suitable arrangement of the sensor, in particular for 1-cylinder internal combustion engines.
Die Berechung der Brennraumfüllung erfolgt in den Motorsteuergeräten vieler Verbrennungskraftmaschinen zumeist winkelsynchron vor dem Ladungswechsel-OT, d. h. ein Mal pro Motorumdrehung. Wenn bei einer Verbrennungskraftmaschine für jeden Zylinder ein auf einen Nocken des Zylinders gerichteter Sensor verwendet wird, kann dieser Sensor geometrisch so angeordnet werden, dass für jeden Zylinder kurz vor der Berechnung der Füllung die aktuelle Nockenwellenposition bestimmt werden kann. Mit einer solchen Anordnung und einem entsprechenden Verfahren kann auf einfache und kostengünstige Art und Weise eine präzise Modellierung der Brennraumfüllung erfolgen. Da die genaue Lage des den Ladungswechsel betreffenden Gaswechselventils bekannt ist, kann die Brennraumfüllung jeweils zylinderindividuell modelliert werden.The calculation of the combustion chamber filling takes place in the engine control units of many internal combustion engines usually in an angle-synchronized manner before the charge-exchange TDC, ie once per engine revolution. If at an internal combustion engine For each cylinder, a sensor directed to a cam of the cylinder is used, this sensor can be arranged geometrically so that the current camshaft position can be determined for each cylinder shortly before the calculation of the filling. With such an arrangement and a corresponding method, a precise modeling of the combustion chamber filling can be carried out in a simple and cost-effective manner. Since the exact position of the charge cycle gas exchange valve is known, the combustion chamber filling can be modeled each cylinder individually.
In einer praktischen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mit Hilfe eines an einer zweiten Position angeordneten zweiten Sensors der Abstand zu dem ersten Nocken oder zu einem zweiten Nocken gemessen und aufgrund der mit dem ersten Sensor und/oder mit dem zweiten Sensor ermittelten Abstände die absolute Position der Nockenwelle ermittelt. Zu unterscheiden sind insoweit die Anordnung eines zweiten Sensors einerseits derart, dass ebenfalls der Abstand zu dem ersten Nocken gemessen werden kann oder andererseits derart, dass der Abstand zu einem zweiten Nocken gemessen werden kann. In beiden Fällen ist es bevorzugt, wenn der erste Sensor und der zweite Sensor so positioniert werden, dass die Bewegungs-Teilbereiche, in welchen der Abstand zu Arbeitshubabschnitten gemessen wird, unterschiedliche Bewegungs-Teilbereiche sind, so dass sich insgesamt ein großer, resultierender Bewegungs-Teilbereich ergibt, in welchem der Abstand zu einem Arbeitshubabschnitt gemessen und die Position der Nockenwelle daher auf der Grundlage dieser Messung (sowie ggf. einer zeitlich in sehr kurzem Abstand folgenden Messung) sehr genau bestimmt werden kann. Vorteilhaft an einer Messung mit zwei Sensoren an zwei unterschiedlichen Nocken ist, dass die Position der Sensoren ähnlich gewählt oder sogar identisch gewählt und die Befestigung der Sensoren insoweit analog erfolgen kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass es ausreichend ist, wenn der erste Nocken und der zweite Nocken nur in einem begrenzten Bereich zugänglich sind.In a practical further development of the method according to the invention, the distance to the first cam or to a second cam is measured with the aid of a second sensor arranged at a second position, and the absolute position of the distance is determined on the basis of the distances determined with the first sensor and / or with the second sensor Camshaft determined. In this respect, the arrangement of a second sensor must be distinguished on the one hand such that the distance to the first cam can also be measured or, on the other hand, such that the distance to a second cam can be measured. In both cases, it is preferable if the first sensor and the second sensor are positioned such that the motion subregions in which the distance to working stroke sections is measured are different motion subregions, so that overall a large, resulting movement range is achieved. Subarea results in which measured the distance to a working stroke and the position of the camshaft therefore on the basis of this measurement (and possibly a temporally very short distance following measurement) can be determined very accurately. An advantage of a measurement with two sensors on two different cams is that the position of the sensors selected similarly or even selected identical and the attachment of the sensors can be done so far analog. Another advantage is that it is sufficient if the first cam and the second cam are accessible only in a limited area.
In einer weiteren praktischen Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mit Hilfe eines an einer dritten Position angeordneten dritten Sensors der Abstand zu dem ersten Nocken, zu einem zweiten Nocken oder zu einem dritten Nocken gemessen und aufgrund der mit dem ersten Sensor, mit dem zweiten Sensor und mit dem dritten Sensor ermittelten Abstände die absolute Position der Nockenwelle ermittelt. Das Vorstehende hinsichtlich des zweiten Sensors gilt für den dritten Sensor entsprechend. Darüber hinaus ist darauf hinzuweisen, dass bei der Verwendung von drei Sensoren, einem Arbeitshubbereich von mindestens 120° (bezogen auf die Nockenwelle) und einer geeigneten Anordnung der Sensoren eine kontinuierliche, exakte Positionserfassung der Nockenwelle möglich ist.In a further practical embodiment of the method according to the invention, the distance to the first cam, to a second cam or to a third cam is measured with the aid of a third sensor arranged at a third position and due to the distance with the first sensor, with the second sensor and with the third sensor detected distances determines the absolute position of the camshaft. The foregoing regarding the second sensor applies to the third sensor accordingly. In addition, it should be noted that with the use of three sensors, a working stroke range of at least 120 ° (with respect to the camshaft) and a suitable arrangement of the sensors, a continuous, exact position detection of the camshaft is possible.
Wenn mindestens drei Sensoren bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden, kann die absolute Position der Nockenwelle in dem vollständigen Bewegungsbereich der Nockenwellenbewegung kontinuierlich oder quasi-kontiniuerlich ermittelt werden. Mit einer quasi-kontinuierlichen Ermittlung ist insbesondere eine Ermittlung der Position in gleich großen Zeitabständen (z. B. alle 10 ms) oder in durch die Position der Kurbelwelle oder Nockenwelle vorgegebenen Abständen (z. B. alle 5° KW oder alle 5° NW) gemeint. Durch Reduzierung der Zeitabstände auf wenige Millisekunden (ms) oder weniger kann eine annähernd kontinuierliche Ermittlung der Position der Kurbelwelle erfolgen.If at least three sensors are used in the method according to the invention, the absolute position of the camshaft in the complete range of movement of the camshaft movement can be determined continuously or quasi-continuously. With a quasi-continuous determination, in particular, a determination of the position at equally spaced intervals (eg every 10 ms) or in distances predetermined by the position of the crankshaft or camshaft (eg every 5 ° CA or every 5 ° NW ) meant. By reducing the time intervals to a few milliseconds (ms) or less, an approximately continuous determination of the position of the crankshaft can take place.
Durch Verwendung eines vierten Sensors, eines fünften Sensors oder weiterer Sensoren kann eine quasi-kontinuierliche oder kontinuierliche Ermittlung der Position der Nockenwelle auch dann erfolgen, wenn bauraumbedingt nur in einem sehr eingeschränkten Bereich Sensoren positionierbar sind und/oder wenn der Arbeitshubbereich kleiner ist als 120° (bezogen auf den Umfang der Nockenwelle).By using a fourth sensor, a fifth sensor or other sensors, a quasi-continuous or continuous determination of the position of the camshaft can take place even if space constrained only sensors in a very limited range and / or if the working stroke is less than 120 ° (relative to the circumference of the camshaft).
In einer weiteren praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die absolute Position der Nockenwelle und/oder die relative Verdrehung der Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine unter zusätzlicher Berücksichtigung der Stellung der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine und/oder unter Auswertung weitere Signale anderer motorsynchron angetriebener Elemente ermittelt. Zur Erfassung der Stellung einer Kurbelwelle wird insbesondere ein Signal eines auf ein Kurbelwellen-Geberrad gerichteten Geberrad-Sensors ausgewertet. Als Kurbelwellen-Geberräder werden üblicherweise relativ hoch aufgelöste Räder verwendet, die drehfest mit der Kurbelwelle verbunden bzw. an dieser ausgebildet sind. Übliche Geberräder weisen über den Umfang verteilt etwa 60 Zähne und eine Lücke (meist erzeugt durch ein oder zwei „fehlende” Zähne) auf, so dass die Position der Nockenwelle über die Zähne jederzeit relativ genau angegeben werden kann. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, dass unter Berücksichtigung der Stellung der Kurbelwelle, insbesondere mit Hilfe eines Kurbelwellen-Geberrades, und unter Berücksichtigung der absoluten Position der Nockenwelle, insbesondere mit Hilfe eines der vorstehend beschriebenen Verfahren, auch die relative Position der Nockenwelle ermittelbar ist. Dies ist insbesondere für Verbrennungskraftmaschinen mit phasenverstellbaren Nockenwellen bekannt. Hinsichtlich der Auswertung weiterer Signale anderer motorsynchron angetriebener Elemente wird insbesondere auf folgende Möglichkeiten verwiesen:In a further practical embodiment of the method according to the invention, the absolute position of the camshaft and / or the relative rotation of the camshaft with respect to a crankshaft of the internal combustion engine is determined with additional consideration of the position of the crankshaft of the internal combustion engine and / or evaluation of other signals of other motorsynchron driven elements. In order to detect the position of a crankshaft, in particular a signal of a sensor wheel sensor directed at a crankshaft sensor wheel is evaluated. As crankshaft-donor wheels usually relatively high-resolution wheels are used, which are rotatably connected to the crankshaft and formed on this. Conventional donor wheels have about 60 teeth distributed over the circumference and a gap (usually generated by one or two "missing" teeth), so that the position of the camshaft on the teeth can always be specified relatively accurately. A particular advantage of the method according to the invention is that taking into account the position of the crankshaft, in particular with the aid of a crankshaft sensor wheel, and taking into account the absolute position of the camshaft, in particular by means of one of the methods described above, also the relative position of the camshaft determined is. This is known in particular for internal combustion engines with phase-adjustable camshafts. With regard to the evaluation of other signals of other motor-driven elements, reference is made in particular to the following possibilities:
Möglichkeit 1
Derzeit wird bei einigen Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere bei Otto-Turbomotoren, die Kraftstoffhochdruckpumpe über die Nockenwelle angetrieben. Dies kann beispielsweise bei 4-Zylinder-Verbrennungskraftmaschinen über einen 4-fach-Nocken erfolgen. Die Stellung dieses 4-fach-Nockens kann als ergänzendes, kontinuierliches Signal verwendet werden, um die absolute Position der Nockenwelle und/oder die relative Verdrehung der Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine zu ermitteln. In Kombination mit dem über einen Sensor oder mehrerer Sensoren erfassten Abstandssignal zu einem oder mehrerer Nocken der Gaswechselventile kann eine besonders hohe Genauigkeit und ein größerer Bereich erzielt werden, in welchem die absolute und/oder relative Position der Nockenwelle bestimmbar ist. Das Verfahren kann auch dazu genutzt werden, um zu bestimmen, ob ein Zylinder sich gerade im Ladungswechsel-OT (LOT) oder im Zündungs-OT (ZOT) befindet. Eine Positionsbestimmung der Nockenwelle kann diesem Fall auch bei stehendem Motor möglich sein, jedoch nicht alleine nur über den 4-fach-Nocken.Currently, in some internal combustion engines, especially in Otto turbo engines, the high-pressure fuel pump is driven by the camshaft. This can be done for example in 4-cylinder internal combustion engines via a 4-fold cam. The position of this 4-way cam can be used as a supplemental, continuous signal to determine the absolute position of the camshaft and / or the relative rotation of the camshaft relative to a crankshaft of the internal combustion engine. In combination with the distance signal detected via one or more sensors to one or more cams of the gas exchange valves, a particularly high accuracy and a larger range can be achieved, in which the absolute and / or relative position of the camshaft can be determined. The method can also be used to determine if a cylinder is currently in the charge cycle OT (LOT) or in the ignition TDC (ZOT). A determination of the position of the camshaft can be possible in this case even when the engine is stationary, but not only on the 4-speed cam.
Möglichkeit 2
Nockenwellen werden teilweise als gebaute Nockenwellen als Keilwellen mit aufgeschobenen Nockenstücken gefertigt. Eine solche Keilwelle kann zur Erfassung ergänzender Signale verwendet werden. In diesem Fall steht zwar kein kontinuierliches, zusätzliches Signal zur Verfügung, aber weitere, zusätzliche Einzelsignale pro Nockenwellenumdrehung. Eine Positionsbestimmung der Nockenwelle bei stehendem Motor ist in diesem Fall in einzelnen Positionen möglich.Camshafts are sometimes manufactured as built-up camshafts as splines with deferred cam pieces. Such a spline can be used to detect supplemental signals. In this case, no continuous, additional signal is available, but further, additional individual signals per camshaft revolution. A determination of the position of the camshaft with the engine stopped is possible in this case in individual positions.
Die Erfindung betrifft auch eine Verbrennungskraftmaschine mit mindestens einer Nockenwelle, bei welcher mindestens ein erster Sensor an einer ersten Position so angeordnet ist, dass der Abstand von dem ersten Sensor zu einem ersten Nocken der Nockenwelle messbar ist, wobei der Sensor funktional mit einer Auswerteeinheit verbunden ist und die Auswerteeinheit zur Ermittlung der Position der Nockenwelle auf der Grundlage mindestens eines mit dem ersten Sensor gemessenen Abstandes zu dem ersten Nocken ausgebildet ist. Bei der Auswerteeinheit handelt es sich vorzugsweise um ein Motorsteuergerät.The invention also relates to an internal combustion engine having at least one camshaft, wherein at least one first sensor is arranged at a first position such that the distance from the first sensor to a first cam of the camshaft is measurable, wherein the sensor is functionally connected to an evaluation unit and the evaluation unit is designed to determine the position of the camshaft on the basis of at least one distance measured with the first sensor relative to the first cam. The evaluation unit is preferably an engine control unit.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine ist ein zweiter Sensor an einer zweiten Position so angeordnet, dass der Abstand von dem zweiten Sensor zu dem ersten Nocken oder zu einem zweiten Nocken messbar ist, und die Auswerteeinheit zur Ermittlung der Position der Nockenwelle auf der Grundlage mindestens eines mit dem ersten Sensor gemessenen Abstandes und/oder mindestens eines mit dem zweiten Sensor gemessenen Abstandes ausgebildet ist.In a further practical embodiment of an internal combustion engine according to the invention, a second sensor is arranged at a second position such that the distance from the second sensor to the first cam or to a second cam is measurable, and the evaluation unit for determining the position of the camshaft on the basis at least one measured with the first sensor distance and / or at least one measured with the second sensor distance is formed.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine ist ein dritter Sensor an einer dritten Position so angeordnet, dass der Abstand von dem dritten Sensor zu dem ersten Nocken oder zu dem zweiten Nocken oder zu einem dritten Nocken messbar ist, und die Auswerteeinheit zur Ermittlung der Position der Nockenwelle auf der Grundlage mindestens eines mit dem ersten Sensor gemessenen Abstandes und/oder mindestens eines mit dem zweiten Sensor gemessenen Abstandes und/oder eines mit dem dritten Sensor gemessenen Abstandes ausgebildet ist.In a further practical embodiment of an internal combustion engine according to the invention, a third sensor is arranged at a third position such that the distance from the third sensor to the first cam or to the second cam or to a third cam is measurable, and the evaluation unit for determining the position the camshaft is formed on the basis of at least one distance measured with the first sensor and / or at least one distance measured with the second sensor and / or a distance measured with the third sensor.
Allgemein kann festgehalten werden, dass für eine einfache und präzise Modellierung der Brennraumfüllung erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschinen bevorzugt sind, bei denen es für jeden Zylinder mindestens einen Sensor gibt, der – insbesondere bei winkelsynchroner Berechnung der Brennraumfüllung – so angeordnet ist, dass unmittelbar vor Berechnung der Brennraumfüllung eines Zylinders die Position der Nockenwelle mit Hilfe dieses Sensors eindeutig bestimmt werden kann. Die Zahl der dafür erforderlichen Sensoren hängt insbesondere von der geometrischen Gestaltung der Nocken und von der Phasenverstellmöglichkeit der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle ab.In general, it can be said that internal combustion engines according to the invention are preferred for simple and precise modeling of the combustion chamber filling, in which there is at least one sensor for each cylinder, which is arranged in such a way that immediately before calculation of the combustion chamber filling, especially with angle-synchronous calculation of the combustion chamber filling Cylinder, the position of the camshaft with the help of this sensor can be clearly determined. The number of sensors required for this depends, in particular, on the geometric design of the cams and on the possibility of phase adjustment of the camshaft relative to the crankshaft.
Ebenfalls bevorzugt ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine mit mindestens einer Kurbelwelle die Auswerteeinheit funktional mit einer die absolute Position der Kurbelwelle erfassenden Vorrichtung verbunden ist. Dies kann insbesondere ein auf ein Kurbelwellen-Geberrad der mindestens einen Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine gerichteten Kurbelwellen-Geberrad-Sensor sein. Bevorzugt ist in diesem Fall die Auswerteeinheit zur Bestimmung der absoluten Position der Nockenwelle und/oder der relativen Position der Nockenwelle zu der Kurbelwelle auf der Grundlage mindestens eines mit dem ersten Sensor gemessenen Abstandes und/oder mindestens eines mit dem zweiten Sensor gemessenen Abstandes und/oder eines mit dem dritten Sensor gemessenen Abstandes und/oder eines mit dem Kurbelwellen-Geberrad-Sensors gemessenen Signals ausgebildet.It is also preferred if, in an internal combustion engine according to the invention with at least one crankshaft, the evaluation unit is functionally connected to a device which detects the absolute position of the crankshaft. This can be, in particular, a crankshaft sensor wheel sensor directed at a crankshaft-transmitting wheel of the at least one crankshaft of the internal combustion engine. In this case, the evaluation unit is preferred for determining the absolute position of the camshaft and / or the relative position of the camshaft relative to the crankshaft on the basis of at least one distance measured with the first sensor and / or at least one distance measured with the second sensor and / or a measured distance with the third sensor and / or a signal measured by the crankshaft sensor wheel sensor.
Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:Further practical embodiments and advantages of the invention are described below in conjunction with the drawings. Show it:
Mit den Angaben ZOT 4, ZOT 2, ZOT 1, ZOT 3 im Impuls-Zeit-Diagramm
Das Schnellstart-Nockenwellen-Geberrad
Durch die Bezeichnung Δφ in
Aufgrund der geringen Zahl an Zähnen
Die
In
Bei der in
Die vorstehend beschriebene Auswertung der mit dem ersten Sensor
Die
Bei der in
Bei der in
Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.The features of the invention disclosed in the present description, in the drawings and in the claims may be essential both individually and in any desired combinations for the realization of the invention in its various embodiments. The invention is not limited to the described embodiments limited. It can be varied within the scope of the claims and taking into account the knowledge of the person skilled in the art.
Diesbezüglich wird insbesondere auf die Möglichkeiten verwiesen, vierte und/oder weitere, auf Nocken gerichtete Sensoren einzusetzen, den Abstand zu einem dritten und/oder weiteren Nocken zu messen und/oder den Abstand einzelner Sensoren zu dem Nullhubbereich des korrespondierenden Nockens unterschiedlich groß zu wählen (z. B. um einer bestimmten Bauraumsituation Rechnung zu tragen, die Werte zu variieren und/oder Bauraum effizient auszunutzen).In this regard, particular reference is made to the possibilities of using fourth and / or further sensors directed at cams, measuring the distance to a third and / or further cam and / or selecting the distance of individual sensors to the zero-stroke range of the corresponding cam to be different ( eg in order to take account of a specific installation space situation, to vary the values and / or to make efficient use of installation space).
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Kurbelwellen-GeberradCrankshaft sensor wheel
- 1212
- Schnellstart-Nockenwellen-GeberradQuick Start camshaft sensor wheel
- 1414
- Pfeil (zur Kennzeichnung der Drehrichtung des KW-Geberrades)Arrow (to indicate the direction of rotation of the KW encoder wheel)
- 1616
- Pfeil (zur Kennzeichnung der Drehrichtung des NW-Schnellstart-Geberrades/Nockens)Arrow (to indicate the direction of rotation of the NW quick-start sender wheel / cam)
- 1818
- Impuls-Zeit-DiagrammPulse-time diagram
- 2020
- Impuls-Zeit-DiagrammPulse-time diagram
- 2222
- Sensorsensor
- 2424
- Sensorsensor
- 2626
- LückenGaps
- 2828
- Zähneteeth
- 3030
- LückenGaps
- 3232
- erster Sensorfirst sensor
- 3434
- erster Nockenfirst cam
- 3636
- NullhubabschnittNullhubabschnitt
- 3838
- Arbeitshubabschnittworking stroke
- 4040
- Drehachseaxis of rotation
- 4242
- Weg-Zeit-DiagrammPath-time diagram
- 4444
- BereichArea
- 4646
- zweiter Sensorsecond sensor
- 4848
- BereichArea
- 5050
- dritter Sensorthird sensor
- 5252
- BereichArea
- 5454
- PunktePoints
- 5656
- zweiter Nockensecond cam
- 5858
- 4-fach-Nocken4-Cam
- 6060
- Weg-Zeit-DiagrammPath-time diagram
- 6262
- Keilwellesplined shaft
- 6464
- Weg-Zeit-DiagrammPath-time diagram
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102005021300 B4 [0004] DE 102005021300 B4 [0004]
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-
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