DE4013533A1 - Vorrichtung zur erzeugung eines bezugsmarkensignals an einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Bezugsmarkensignals als Betriebsstellungssignal an einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist allgemein im Fahrzeugbau bekannt, mit Hilfe von Magnet­ kern-Induktionssensoren, die als Näherungssensoren wirken, bewegliche Bauteile der Brennkraftmaschine abzutasten. Bei­ spielsweise ist es bekannt, mit Hilfe eines solchen Sensors die vorbeidrehenden Zähne eines Zahnkranzes an der Schwung­ scheibe der Brennkraftmaschine abzutasten und aus der zeit­ lichen Abfolge der Sensorsignale einen Wert für die vorlie­ gende Motordrehzahl zu ermitteln.

Weiter ist es bekannt, an dieser Schwungscheibe einen Stift anzubringen, der ebenfalls mit einem Näherungssensor zusammen­ wirkt. Beim Vorbeidrehen dieses Stiftes wird jeweils ein soge­ nanntes Bezugsmarkensignal erzeugt, bei dessen Auftreten wegen der mechanischen Kopplung zwischen Kolben, Kurbelwelle und Schwungscheibe auf eine bestimmte Stellung eines Kolbens im Zylinder, beispielsweise in Bezug auf den oberen Totpunkt (OT), geschlossen werden kann.

Es ist weiter bekannt, ein solches Bezugsmarkensignal einer Motorsteuerung, insbesondere einer elektronischen Motorsteuer­ einheit, zuzuführen und diese dadurch mit dem mechanischen Be­ triebsablauf der Brennkraftmaschine zu koordinieren und zu synchronisieren. Dies ist für eine geeignete, zeitliche An­ steuerung der Zündeinrichtung und der Einspritzventile erfor­ derlich.

Bei Brennkraftmaschinen, die im üblichen Viertakt-Verfahren betrieben werden, gibt zwar das oben genannte Bezugsmarkensig­ nal einen Hinweis auf die Kolbenstellung im Zylinder, jedoch nicht darüber, ob sich der Kolben beispielsweise gerade im Ansaug- oder Arbeitstakt befindet bzw. welcher Zylinder einem entsprechenden Takt zuzuordnen ist. Für eine geeignete Motor­ steuerung ist aber auch eine solche Information für die Koordinierung und Synchronisierung der Zylinderfüllung und Zündung zwingend erforderlich. Es ist bekannt, diese Informa­ tion durch einen Abgriff der Stellung eines mechanischen Zünd­ verteilers einer Zündeinrichtung abzufragen, da die Vertei­ lerstellung angibt, welcher Zylinder beispielsweise gerade einen Arbeitstakt durchführt.

Moderne, elektronische Zündeinrichtungen führen die Zündver­ teilung bereits elektronisch in der Motorsteuereinheit durch, so daß ein mechanischer, mit der Betriebsstellung des Motors bewegungsübertragend koordinierter Zündverteiler entfällt. Da­ mit ist auch die Möglichkeit, darüber eine Zylindererkennung und Zuordnung des Betriebsablaufs durchzuführen, nicht mehr möglich. Zur Zeit werden zusätzliche Bauteile an die Nocken­ welle montiert, z. B. in Form einer Blende, um ein Phasensig­ nal zu erhalten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Bezugsmarkensignals an einer Brennkraftmaschine zu schaffen, mit der ein Bezugsmarkensignal erhalten wird, das eine Aussage über die Betriebsstellung bezogen auf einen Zylinder und eine Zuordnung zum Betriebszyklus erlaubt.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 wird mit wenigstens einem Näherungssensor zur Erzeugung eines entsprechenden Bezugsmarkensignals ein mit der Nockenwelle bewegungsübertragend verbundenes Bauteil abgetastet.

Da sich die Nockenwelle nur mit der halben Drehzahl gegenüber der Kurbelwelle und dem Schwungrad dreht, sind Mehrdeutigkei­ ten beim Auftreten des Bezugsmarkensignals innerhalb des Motorzyklus, beispielsweise ob es sich um den Ansaugtakt oder Arbeitstakt handelt, vermieden. Aus der Stellung der Nocken­ welle bzw. des abgetasteten, bewegungsübertragend verbundenen Bauteils (z. B. eines Kipp- oder Schlepphebels), kann somit üblicherweise auf den genauen Betriebszustand in jedem Zylin­ der geschlossen werden. Ein solches Bezugsmarkensignal ist somit für die Koordinierung und Synchronisierung einer Motor­ steuerung geeignet und ausreichend.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführung nach Anspruch 2 wird direkt wenigstens ein Nocken der Nockenwelle abgetastet. Vorteilhaft wird dazu die Anordnung nach Anspruch 3 gewählt, bei der ein Näherungssensor in Radialrichtung zur Nockenwelle und auf diese zugerichtet, angebracht ist und die Spitze des vorbeidrehenden Nockens erfaßt.

Es hat sich gezeigt, daß damit ein hinreichend genaues Bezugs­ markensignal erhalten werden kann, das in jedem Fall eine Zylindererkennung erlaubt und auch zum Betrieb der Motor­ steuerung geeignet ist.

In einer anderen Ausführungsform nach den Ansprüchen 4 und 5 wird nicht direkt ein Nocken der Nockenwelle abgegriffen, son­ dern ein davon angetriebener Kipphebel oder Schlepphebel. Auch hier ist es zweckmäßig, einen Näherungssensor in Auslen­ kungsrichtung des Kipphebels anzuordnen und die ausgelenkte Endstellung des Kipphebels zu erfassen. Da die erfaßte Kipp­ hebelstellung lediglich die zwangsweise übertragene Nocken­ stellung wiedergibt, treten auch hier die vorstehend ge­ nannten Vorteile auf.

Grundsätzlich können zur Verwirklichung der Erfindung alle möglichen, bekannten Sensoren eingesetzt werden, die die An­ näherung und den Vorbeigang bewegter Teile erfassen können, so daß beispielsweise auch optische Sensoren denkbar sind. Als besonders geeignet hat sich jedoch ein Magnetkern-Induk­ tionssensor nach Anspruch 6 erwiesen, der vorteilhaft nach Anspruch 7 mit einem U-förmigen Joch die Nockenlaufbahn über­ greift. Damit werden gut verwertbare Signale erhalten.

Weiter hat sich als gut geeignet der Einsatz eines Stabhall­ sensors nach Anspruch 8 erwiesen.

Anhand einer Zeichnung werden drei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine erste Ausführung einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Bezugsmarkensignals mit einem Magnetkern-Induk­ tionssensor am Nocken einer Nockenwelle,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung zur Er­ zeugung eines Bezugsmarkensignals mit einem Stabhall­ sensor am Nocken einer Nockenwelle und

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform zur Erzeugung eines Bezugs­ markensignals mit einem Näherungssensor an einem Kipp­ hebel.

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zur Erzeugung eines Bezugsmarkensignals als Betriebsstellungs­ signal dargestellt, mit einer Teilansicht einer Nockenwelle 2, mit zwei Nockenwellenlagern 3, 4 und zwei Nocken 5, 6. In der Fig. 1 zeigt der Nocken 5 mit seiner Spitze 7 gerade nach oben.

In Radialrichtung zum Nocken 5 und auf diesen zugerichtet ist ein Näherungssensor als Magnetkern-Induktionssensor 8 orts­ fest angebracht. Der Magnetkern ist als U-förmiges Joch 9 aus­ gebildet, das die Nockenlaufbahn bzw. die Laufbahn der Nocken­ spitze 7 übergreift. Im Mittelbereich des U-förmigen Jochs ist eine Wicklung 10 angebracht, an deren Anschlüssen ein in­ duziertes Signal beim Vorbeidrehen der Nockenspitze 7 abge­ griffen werden kann.

Dieses elektrische Signal ist so ausgeprägt, daß eine genaue Zuordnung des Durchtritts der Nockenspitze 7 am Magnetkern- Induktionssensor 8 erhalten wird und damit die Stellung der Nockenwelle 2 erfaßt wird.

In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung 11 zur Erzeugung eines Bezugsmarkensignals dargestellt, in der die gleiche Nockenwellenanordnung mit den gleichen Bezugs­ zeichen wie in Fig. 1 gezeichnet ist. Ein Teil der Nocken­ welle 2 mit zwei Nocken 5, 6 ist auch hier in zwei Nocken­ wellenlagern 3, 4 gehalten.

In dieser Ausführungsform ist anstelle des Magnetkern-Induk­ tionssensors 8 an der gleichen Position ein Stabhallsensor 12 angebracht, der ebenfalls als Näherungssensor für die Nocken­ spitze 7 wirkt und über den Hall-Effekt ein Ausgangssignal er­ zeugt, das die Nockenwellenstellung angibt. Auch das von einem solchen Stabhallsensor 12 erzeugte Signal ist gut geeig­ net und verwertbar.

In Fig. 3 ist eine dritte Ausführungsform einer Vorrichtung 13 zur Erzeugung eines Bezugsmarkensignals als Betriebs­ stellungssignal dargestellt. In einem Längsschnitt durch einen Zylinder 14 einer Brennkraftmaschine ist ein Kolben 15 etwa an einem oberen Totpunkt im Kompressionstakt bei ge­ schlossenen Ventilen 16, 17 gezeichnet.

Die Ventile 16, 17 werden durch Ventilfedern 18, 19 in ihre geschlossene Stellung gedrängt und über schwenkbare Kipphebel 20, 21 geöffnet. Die Kipphebel 20, 21 werden durch eine rotie­ rende Nockenwelle 22 über die zwei dargestellten Nocken 23, 24 in an sich bekannter Weise betätigt. Dazu wird beispiels­ weise die linke Seite des Kipphebels 21 (strichlierte Linie 25) angehoben und dadurch das Ventil 16 geöffnet.

An der linken Seite des Kipphebels 21 im Bereich seiner obe­ ren, ausgelenkten Endstellung ist erfindungsgemäß ein Nähe­ rungsschalter 26 ortsfest angebracht, der jeweils die ausge­ lenkte Endstellung des Kipphebels 21 und damit die entspre­ chende Nockenstellung der Nockenwelle 22 erfaßt. Der Nähe­ rungssensor 26 kann auch hier ein Magnetkern-Induktionssensor oder ein Stabhallsensor sein. Durch die Erfassung der ausge­ lenkten Endstellung eines Kipphebels 20, 21 wird ebenfalls ein Signal erhalten, das eine genaue Zuordnung zur Betriebs­ stellung der Brennkraftmaschine erlaubt.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Erzeugung eines Bezugsmarkensignals an einer Brennkraftmaschine,
mit wenigstens einem Näherungssensor, der wenigstens einem im Betriebszyklus der Brennkraftmaschine bewegten Bauteil zugeordnet ist und mit diesem zusammenwirkt und der bei An­ näherung dieses Bauteils ein Bezugsmarkensignal als Be­ triebsstellungssignal abgibt, dadurch gekennzeichnet,
daß das Bauteil (5, 7; 20, 21) mit der Nockenwelle (2; 22) bewegungsübertragend verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil wenigstens ein Nocken (5, 7) der Nockenwelle (2) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Näherungssensor (8, 12) in Radialrichtung zur Nocken­ welle (2) und auf diese zugerichtet angeordnet ist und die Spitze (7) des vorbeidrehenden Nockens (5) erfaßt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Bauteil ein von der Nockenwelle (22) angetriebener Kipphebel (21) oder Schlepphebel ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Näherungssensor (26) in Auslenkungsrichtung des Kipp­ hebels (21) oder Schlepphebels angeordnet ist und die aus­ gelenkte Endstellung erfaßt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Näherungssensor ein Magnetkern-Induk­ tionssensor (8) ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern-Induktionssensor (8) als U-Magnetkern-Induk­ tionssensor ausgeführt ist, der mit einem U-förmigen Joch (9) die Nockenlaufbahn übergreift.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Näherungssensor ein Stabhallsensor (12) ist.