DE19524112A1 - Verfahren und Vorrichtung zum schnellen Anlassen eines Ottomotors mit sequentieller Kraftstoffeinspritzung - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum schnellen Anlassen eines Ottomotors mit sequentieller KraftstoffeinspritzungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des An
spruchs 1 und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs
8.
Um bei einem Ottomotor den Kraftstoff sequentiell, das heißt, zy
linderindividuell einspritzen zu können, muß die Stellung des Kur
beltriebes dem Motor-Steuergerät bekannt sein. Hierzu kann an der
Nockenwelle ein Bezugsmarkensensor angebracht sein, der jeweils
nach Passieren der Bezugsmarke (entsprechend zwei Kurbelwellen-Um
drehungen) Drehwinkelimpulse der Kurbelwelle abzählt. Bei einer
solchen Motorlageerkennung können beim Start des Motors bis zu 2
Kurbelwellen-Umdrehungen ungenutzt verstreichen, bis die Nocken
wellen-Marke zum ersten Mal passiert und das Motor-Steuergerät
synchronisiert. Zur schnelleren Synchronisierung sind aus den DE-en
36 08 321, 37 42 675, 39 14 169, 42 23 680 und der EP 0 204 220
Nockenwellenscheiben bekannt, die über ihren Umfang verteilt
verschiedene Drehinformationen übermitteln. Zur weiteren Verfei
nerung der Information werden hierbei entsprechend ausgestaltete
Kurbelwellenscheiben eingesetzt. Beim Drehen dieser Scheiben wird
ein Binär-Code erzeugt, der bereits nach einer halben Umdrehung der
Kurbelwelle zu einer Synchronisation führt. Andere Anlaßverfahren,
wie das in der EP 0 520 609 beschriebene, verwenden lediglich einen
Sensor beim Starten der Verbrennungskraftmaschine. In wieder ande
ren Verfahren (DE 39 23 478, EP 0 058 561) wird vorab in alle
Zylinder eingespritzt, so daß allein mit der Zünderkennung bereits
ein Starten des Motors erfolgt. Hierbei wird allerdings ein Teil
des eingespritzten Kraftstoffs nicht verbrannt. Ein weiteres Ver
fahren ist aus der EP 0 371 158 bekannt, bei dem in eine Gruppe von
Zylindern eingespritzt wird, die keine offenen Einlaßventile haben.
Auch hierdurch wird ein früherer Start erreicht, jedoch erfolgt die
frühestmögliche Zündung erst nach einer Kurbelwellenumdrehung.
Gemäß der US 4,372,273 werden eine Nockenwellenscheibe mit einer
180°-Blende und zwei um 90° versetzte Sensoren eingesetzt, um zu
einer frühen Zylindererkennung zu kommen. Die frühe Zylindererken
nung wird hierbei durch den (teuren) Einsatz eines zweiten Sensors
erkauft.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Anlaßverfahren, bei dem
mit geringem Aufwand die frühestmögliche Zündung bereits nach einer
halben Kurbelwellenumdrehung erfolgen soll, ohne daß eine Vorabein
spritzung in alle Zylinder erfolgt. Aufgabe ist außerdem eine
entsprechende Vorrichtung.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs beschriebenen Verfahren gelöst
mit den Maßnahmen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1; bei
der eingangs beschriebenen Vorrichtung wird die Aufgabe gelöst mit
den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 8.
Erfindungsgemäß werden zwei Nockenwellenbereiche über je 180° ge
bildet. Dies geschieht mit einer Nockenwellenscheibe, die nicht
notwendig an der Nockenwelle liegen muß, sich aber mit dieser syn
chron (mit gleicher Winkelgeschwindigkeit) dreht, an der zwei
180°-Marken liegen, die von einem Sensor erfaßt werden. Die einzel
nen Marken erzeugen im Sensor unterschiedliche Signale, so daß
aufgrund des Sensorsignals eine Zuordnung zum jeweiligen Nockenwel
lenlagebereich möglich ist. Hierdurch ist jede Nockenwellenlage
einer der beiden Marken und auch jeweils eine der beiden Kurbelwel
lenumdrehungen eines Arbeitszyklus einer bestimmten Marke zuge
ordnet. Jeder Marke ist wiederum ein Zylinder und eine Zylinder
gruppe zugeordnet. Beim Erkennen eines Motorstarts wird eine der
beiden Marken erfaßt und sofort eine Einspritzung an den Zylindern
vorgenommen, die der Marke zugeordnet sind. Die Zuordnung ist
hierbei so gewählt, daß der Zylinder oder mindestens ein Zylinder
der Zylindergruppe einen Ansaugtakt hat, der zumindest überwiegend
in dem vom Sensor erfaßten Nockenwellenlagebereich liegt, wobei
dieser Ansaugtakt bezüglich eines folgenden Markenwechsels nur so
weit in dem von der erfaßten Marke definierten Nockenwellenlagebe
reich liegt, daß auch eine Kraftstoffeinspritzung, die gegen Ende
des Nockenwellenlagebereiches erfolgt, in den entsprechenden
Zylinder gelangt (von diesem noch angesaugt werden kann). Wenn in
eine Zylindergruppe eingespritzt wird, dann ist die so gewählt, daß
mindestens einer der Zylinder, die eine Kraftstoffeinspritzung
erhalten, diesen Kraftstoff während oder unmittelbar nach dem
Nockenwellenlagebereich, in dem die Einspritzung erfolgt, aufnehmen
und zünden kann. Hierbei kann der letzte Ansaugtakt, der dem
Nockenwellenlagebereich zugeordnet ist, auch nur teilweise inner
halb dieses Nockenwellenlagebereiches liegen, da je nach Anfangs
lage innerhalb des Nockenwellenlagebereiches bereits auch ein vor
angehender Zylinder zu einem Motorstart führt.
Vorteilhaft wird der letzte Ansaugtakt so in den Nockenwellenlage
bereich gelegt, daß eine Kraftstoffeinspritzung unmittelbar vor dem
Ende des Nockenwellenlagebereiches von dem letzten Zylinder dieses
Bereiches gerade noch verwertet werden kann.
Wenn die Zündung durch den ersten Markenwechsel synchronisiert
wird, dann ist der Markenwechsel außerdem so zu legen, daß der
erste Zylinder, der innerhalb des Nockenwellenlagebereiches eine
Kraftstoffeinspritzung erhält, erst nach dem ersten Markenwechsel
seinen Zündzeitpunkt hat. Diese Bedingung läuft konform mit den
obigen Bedingungen. Bei dem vorliegenden Anlaßverfahren kann grund
sätzlich jeder Zylinder, der ein verdichtetes Kraftstoff-Luft-Ge
misch enthält, auch gezündet werden, wobei vorteilhaft die Zündung
von einem Markenwechsel synchronisiert wird.
Wenn mehrere Zylinder in einer Gruppe zusammengefaßt sind, dann
sind das vorzugsweise solche Zylinder, die aufeinanderfolgende
Takte haben. Die vorliegende Erfindung erlaubt es hierbei, daß alle
Zylinder eines Motors auf die zwei Gruppen aufgeteilt werden, ins
besondere aber bei mehr als vier Zylindern kann auf eine geringere
Zahl an Zylindern zurückgegriffen werden, wobei insbesondere wieder
zu den Zylindern eingespritzt wird, die nahe am Markenwechsel ein
saugen. Bei einem Einspritzen des Kraftstoffes in den Saugrohrarm
ist die Zylinderwahl so zu treffen, daß nach einem Wechsel der
erfaßten Marke zumindest ein Zylinder den eingespritzten Kraftstoff
ansaugt oder angesaugt hat.
Vorzugsweise sind die Marken gleichwertig (insbesondere bei Ver
brennungskraftmaschinen mit gerader Zylinderzahl) und umfassen eine
gesamte Umdrehung der Nockenwelle (180°-Marken).
Je nach Ausführung der Marken und des Sensors kann die Marke be
reits vor einem ersten Drehen der Nockenwelle erfaßt werden, es ist
jedoch auch möglich, daß die Marke erst nach einer gewissen
(kleinen) Umdrehung der Nockenwelle erfaßt wird.
Üblicherweise wird neben der Positionsbestimmung der Kurbelwelle
durch einen Markenwechsel noch eine Positionsfeinbestimmung der
Kurbelwelle durchgeführt, die insbesondere bei sich verändernder
Drehzahl zur Positionsbestimmung einzelner Zylinder wichtig ist.
Mit einer solchen Positionsbestimmung kann auch nach Erreichen
eines Markenwechsels, insbesondere nach dem ersten oder zweiten
Markenwechsel, die Nockenwellenlage zum Zeitpunkt der Einspritzung
rückbestimmt werden, woraus wiederum ermittelbar ist, ob eine
Einspritzung (bei mehreren Zylindern) eventuell von einem (oder
mehreren) Zylindern nicht angesaugt werden konnte. Wenn dies der
Fall ist, wird beim anschließenden Arbeitszyklus die Einspritzung
für den (die) Zylinder reduziert bzw. entfällt ganz.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Ottomotor mit
sequentieller Einspritzung zu starten, ohne auch nur einen Takt
ungenutzt verstreichen zu lassen.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von zwei Beispielen und
drei Figuren näher ausgeführt.
Es zeigen
Fig. 1 einen Nockenwellensensor;
Fig. 2 ein Einspritzdiagramm eines Vierzylinders; und
Fig. 3 ein Einspritzdiagramm eines Sechszylinders.
Zur Bestimmung von Nockenwellenlagebereichen dient eine in Fig. 1
dargestellte Nockenwellenscheibe 1, die hälftig eine erste 180°-
Marke 2 und eine zweite 180°-Marke 3 trägt. Die erste 180°-Marke 2
erzeugt an einem Sensor 4 ein High-Signal, die zweite 180°-Marke 3
ein Low-Signal. Beim Drehen (Pfeil) wird eine High-Low-Folge 5
(Fig. 2) gebildet. Statt zweier 180°-Marken können auch
unterschiedlich große Marken sowie nicht den gesamten Nockenwellen
bereich umfassende Marken eingesetzt werden, wodurch dann weniger
oder andere Zylinder angesprochen werden. Wichtig ist hierbei, daß
jede Marke in dem Sensor ein markenspezifisches Signal erzeugt, so
daß eine Zuordnung erfolgen kann. Die Marken sind vorteilhaft so
gewählt, daß der Sensor 4 auch bei Stillstand der Nockenwellen
scheibe 1 die Marke erkennt (beispielsweise Lichtschranke). Wenn
ein Rotieren der Nockenwellenscheibe 1 zum Erkennen der Marke
notwendig ist, dann soll bereits nach wenigen Winkelgraden und auch
bei niederer Umdrehungsgeschwindigkeit eine Identifizierung
erfolgen.
Ein Anlaßbefehl an den Motor bewirkt folgendes: Der Anlaßbefehl
wird beispielsweise dadurch erkannt, daß einem (nicht dargestell
ten) Motor-Steuergerät das Einschalten eines (nicht dargestellten)
Anlassers mitgeteilt wird, oder daß nach vorhergehendem Motorstill
stand eine Bewegung an einem (nicht dargestellten) Kurbelwellen-
Drehwinkelgeber erkannt wird. Das Motor-Steuergerät erhält von dem
Sensor 4 ein High-Signal (h) und erkennt hierdurch, daß sich der
(nicht dargestellte) Motor in einem ersten Nockenwellenbereich 6
befindet. Diesem sind die Zylinder 1 und 3 zugeordnet. Unmittelbar
nach dem Erkennen des Nockenwellenbereiches 6 wird eine Einsprit
zung zu den Zylindern 1 und 3 freigegeben. (Gemäß einer anderen
Ausführungsform kann auch nur in den nachfolgenden Zylinder 3
eingespritzt werden, wodurch die später beschriebene Rückermittlung
entfällt, aber auch eine längere maximale Anlaßdauer in Kauf genom
men werden muß.)
Nach der Einspritzung die am Punkt S erfolgt, saugt der Zylinder 3
durch das Drehen der Kurbelwelle (beispielsweise durch einen
Anlasser) den eingespritzten Kraftstoff an (Ansaugtakt I) und ver
dichtet das erhaltene Kraftstoff-Luft-Gemisch (Verdichtungstakt
II). Bereits im Ansaugtakt I erfolgt ein Markenwechsel von Marke 2
nach Marke 3, der als High-Low-Wechsel 7 im Steuergerät erkannt
wird. Da dieser High-Low-Wechsel 7 im gesamten Arbeitszyklus (I bis
IV) spezifisch ist, kann mittels dieses Wechsels die Synchroni
sation der Einspritzung (und auch der Zündung) erfolgen, so daß
bereits der Zylinder 4 seine Einspritzung 8 zum vorgesehenen
Zeitpunkt erhält. Sofern erst ein späterer Low-High-Wechsel 9 der
Synchronisation der Einspritzung dient, wird mit dem High-Low-
Wechsel 7 eine Zwischensynchronisation eingelegt, so daß auch in
diesem Fall die Zylinder 4 und 2 bereits ihre vorgesehene Ein
spritzung erhalten.
Der Wechsel 7 liegt bezüglich der Kurbelwellenstellung so, daß auch
bei einem Einspritzen kurz vor dem High-Low-Wechsel 7 der einge
spritzte Kraftstoff von dem Zylinder 3 angesaugt werden kann. Der
Wechsel liegt also später, wenn der Kraftstoff gut gezielt auf das
Einlaßventil (oder auch direkt) eingespritzt wird und liegt früher,
wenn der Kraftstoff breit verteilt auf die Wände des Saugrohrarmes
gespritzt wird. In der Fig. 2 erfolgt der Wechsel bei 75°-Kurbel
wellengrad vor Ende des Taktes I des Zylinders 3. Entsprechendes
gilt für den Wechsel 9.
Um in den Zylinder 1 nicht doppelt einzuspritzen, erfolgt eine
Rückbestimmung des Einspritzzeitpunktes s durch Zählen von Kurbel
wellenimpulsen von s bis zum Wechsel 7 (oder auch 9). Aus der An
zahl der Impulse läßt sich dann nachträglich die Anfangslage des
Motors bzw. der Einspritzung feststellen. Da im vorliegenden Fall
Zylinder 1 den eingespritzten Kraftstoff nicht ansaugen konnte,
wird im ersten vollen Arbeitszyklus nach dem Anlassen die
Einspritzung für Zylinder 1 reduziert oder ausgelassen.
Entsprechendes gilt, wenn die Rückermittlung des Einspritzzeit
punktes ergibt, daß der eingespritzte Kraftstoff vom Zylinder 1 nur
teilweise angesaugt werden konnte. Die Teilmenge des in den
Zylinder 1 einzuspritzenden Kraftstoffes richtet sich hierbei nach
einem Abstimmungsziel des Anlaßvorganges: Wenn ein schneller
Hochlauf des Motors gewünscht ist, so erfolgt eine Einspritzung
einer größeren Kraftstoffteilmenge; wenn minimale Abgasemissionen
im Vordergrund stehen, dann erfolgt eine geringere Einspritzung.
In Fig. 3 ist das Schema gemäß Fig. 2 für einen Sechszylinder
Motor dargestellt, wobei ein High-Low-Wechsel 17 so gelegt ist, daß
in die Zylinder 1, 5 und 3 eingespritzt werden kann. Der gesamte
Anlaßvorgang erfolgt ansonsten analog dem zu Fig. 2 beschriebenen
Verfahren.
Claims (8)
1. Anlaßverfahren einer mehrzylindrischen Vier-Takt-Verbrennungs
kraftmaschine mit sequentieller Einspritzung, bei dem alle
Nockenwellenlagen in einen ersten und und einen zweiten
Nockenwellenbereich aufgeteilt sind,
eine erste Marke dem ersten Nockenwellenlagenbereich und
eine zweite Marke dem zweiten Nockenwellenlagenbereich zuge ordnet ist,
ein Sensor die Marken erfaßt,
ein erster Zylinder oder eine erste Zylindergruppe der ersten Marke und ein zweiter Zylinder oder eine zweite Zylindergruppe der zweiten Marke zugeordnet ist,
mit den Schritten,
Erkennen eines Motorstarts,
Erfassen einer Marke mittels des Sensors,
Einspritzen von Kraftstoff zu dem Zylinder oder der Zylinder- Gruppe, die der erfaßten Marke zugeordnet ist,
Bilden eines verdichteten Kraftstoff-Luft-Gemisches,
Zünden des verdichteten Kraftstoff-Luft-Gemisches,
dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder oder mindestens ein Zylinder der Zylindergruppe, die der erfaßten Marke zugeordnet ist, einen Ansaugtakt zumindest überwiegend in dem Nockenwel lenlagebereich hat, dem die erfaßte Marke zugeordnet ist.
eine erste Marke dem ersten Nockenwellenlagenbereich und
eine zweite Marke dem zweiten Nockenwellenlagenbereich zuge ordnet ist,
ein Sensor die Marken erfaßt,
ein erster Zylinder oder eine erste Zylindergruppe der ersten Marke und ein zweiter Zylinder oder eine zweite Zylindergruppe der zweiten Marke zugeordnet ist,
mit den Schritten,
Erkennen eines Motorstarts,
Erfassen einer Marke mittels des Sensors,
Einspritzen von Kraftstoff zu dem Zylinder oder der Zylinder- Gruppe, die der erfaßten Marke zugeordnet ist,
Bilden eines verdichteten Kraftstoff-Luft-Gemisches,
Zünden des verdichteten Kraftstoff-Luft-Gemisches,
dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder oder mindestens ein Zylinder der Zylindergruppe, die der erfaßten Marke zugeordnet ist, einen Ansaugtakt zumindest überwiegend in dem Nockenwel lenlagebereich hat, dem die erfaßte Marke zugeordnet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder
die Zylinder, die der erfaßten Marke zugeordnet sind, einen
Zündzeitpunkt außerhalb des Nockenwellenlagebereichs haben, dem
die erfaßte Marke zugeordnet ist.
3. Verfahren nach Anspruch zwei, dadurch gekennzeichnet, daß, nach
einem Wechsel der erfaßten Marke, eine Zündung in den
verdichtenden Zylindern stattfindet.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zylinder einer Gruppe aufeinanderfolgende Takte haben.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß, nach einem Wechsel der erfaßten Marke,
zumindest ein Zylinder den eingespritzten Kraftstoff ansaugt
oder angesaugt hat.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß eine Positionsfeinbestimmung der Kurbelwelle
erfolgt.
7. Verfahren nach nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß,
nach dem ersten oder nach dem zweiten Markenwechsel, die
Nockenwellenlage zum Zeitpunkt der Einspritzung rückbestimmt
und ermittelt wird, ob ein Zylinder den eingespritzten Kraft
stoff nicht oder nur teilweise ansaugen konnte, und daß bei der
anschließenden sequentiellen Einspritzung an diesem Zylinder
eine geringere oder keine Kraftstoffeinspritzung erfolgt.
8. Mehrzylindrische Vier-Takt-Verbrennungskraftmaschine mit
sequentieller Einspritzung, enthaltend eine Nockenwellen-
Lagererkennung mit zwei Marken (2, 3), wobei die Erkennung zu
jeder Marke ein von der anderen Marke unterscheidbares Signal
(h, l) liefert, eine erste Zylinderzuordnung (Zyl. 1, 3) zu der
ersten Marke (2) und eine zweite Zylinderzuordnung (Zyl. 4, 2)
zu der zweiten Marke (3), Mittel zum Erkennen eines Motor
starts, Mittel zum Einspritzen von Kraftstoff zu einzelnen
Zylindern, Mittel zum Zünden eines verdichteten Kraftstoff-
Luft-Gemisches und eine Steuerung, die nach dem Erkennen eines
Motorstarts eine Einspritzung zu den Zylindern freigibt, die
einer beim Motorstart erfaßten Marke zugeordnet sind, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zuordnung der Zylinder zu einer Marke
derart ist, daß mindestens ein Zylinder einen Ansaugtakt (I)
zumindest überwiegend in dem Nockenwellenlagebereich hat, dem
die erfaßte Marke zugeordnet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19524112A DE19524112A1 (de) | 1994-07-30 | 1995-07-03 | Verfahren und Vorrichtung zum schnellen Anlassen eines Ottomotors mit sequentieller Kraftstoffeinspritzung |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4427269 | 1994-07-30 | ||
DE19524112A DE19524112A1 (de) | 1994-07-30 | 1995-07-03 | Verfahren und Vorrichtung zum schnellen Anlassen eines Ottomotors mit sequentieller Kraftstoffeinspritzung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19524112A1 true DE19524112A1 (de) | 1996-02-01 |
Family
ID=6524688
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19524112A Withdrawn DE19524112A1 (de) | 1994-07-30 | 1995-07-03 | Verfahren und Vorrichtung zum schnellen Anlassen eines Ottomotors mit sequentieller Kraftstoffeinspritzung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19524112A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1995
- 1995-07-03 DE DE19524112A patent/DE19524112A1/de not_active Withdrawn
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