DE4125675C2 - Steuervorrichtung an einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Steuervorrichtung an einer BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung an einer Brenn
kraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Moderne Brennkraftmaschinen werden mit elektronischen Steuer
vorrichtungen betrieben, die insbesondere den Zündzeitpunkt
und die Einspritzung in Abhängigkeit von der Last und der Drehzahl
sowie anderer Parameter optimiert steuern. Für die Synchroni
sierung der Steuerung ist es wesentlich, daß die aktuelle
Stellung der einzelnen Kolben im zugeordneten Zylinder genau
ermittelt und mit Bezug auf einen Viertaktprozeß an die Motor
elektronik gegeben wird.
Bei einer im Viertakt-Verbrennungsprozeß betriebenen Brenn
kraftmaschine läuft bekanntlich die Kurbelwelle in einem 4-
Takt-Zyklus zweimal um, wogegen die synchron zur Kurbelwelle
angetriebene Nockenwelle nur mit halber Drehzahl, das heißt,
nur einmal im 4-Takt-Zyklus umläuft.
Die Stellung der Kolben in den Zylindern wird in bekannter
Weise durch eine Messung der Winkelstellung der Kurbelwelle
ermittelt. In einer bekannten Einrichtung ist dazu ein mit
der Kurbelwelle drehangetriebener Markierungsträger mit wenig
stens einer Referenzmarkierung und einer Mehrzahl an einem
Kreisumfang verteilter Zählmarkierungen verwendet. In der
Regel wird als Markierungsträger der Anlasserzahnkranz auf
einer Schwungscheibe verwendet, wobei die einzelnen Zähne als
Zählmarkierungen benützt werden. Zudem ist ein Stift oder
eine Markierung als Referenzmarkierung angebracht. Die Zähl
markierungen und die Referenzmarkierung werden durch je einen
Sensor berührungslos abgetastet, so daß beim Vorbeigang der
Referenzmarkierung ein zugeordnetes Referenzsignal und beim
Vorbeigang der Zählmarkierungen zugeordnete Kurbelwellensig
nale (KW-Signale) oder sogenannte Inkrementsignale erzeugt
werden.
Beim Auftreten der Referenzmarkierung entspricht dies einer
bestimmten, konstruktiv festgelegten Winkelstellung der Kur
belwelle bzw. der angeschlossenen Kolben. Nach dem Auftreten
der Referenzmarkierung werden die anschließend erzeugten Kur
belwellensignale gezählt, wobei jeder Zählwert einer bestimm
ten Winkelstellung der Kurbelwelle während der Drehbewegung
entspricht. Die Genauigkeit und Auflösung dieser Winkelmes
sung ist im wesentlichen abhängig von der Anzahl der Zählmar
kierungen auf dem Markierungsträger. In einer bekannten Anord
nung sind beispielsweise 135 Zähne eines Anlasserzahnkranzes
als Zählmarkierungen verwendet.
Wegen des zweimaligen Umlaufs der Kurbelwelle bzw. von zwei
Auf- und Abbewegungen der Kolben in einem 4-Takt-Zyklus ist
die Winkelstellung der Kurbelwelle bzw. die Kolbenstellung im
Zylinder bezogen auf den 4-Takt-Zyklus doppeldeutig. Für eine
optimierte, zylinderselektive Steuerung, wie beispielsweise
eine zylinderselektive Einspritzung, zylinderselektive Zünd
verstellung und zylinderselektive Klopfregelung, ist es er
forderlich, zusätzlich zur genauen Winkelstellung der Kurbel
welle eine Information über die Zuordnung im 4-Takt-Zyklus zu
erhalten. Dazu ist eine Einrichtung zur Zylindererkennung be
kannt, die einen Sensor als Phasengeber enthält, wobei dieser
beim Vorbeigang eines bestimmten Nockenwellenteils oder eines
mit der Nockenwelle drehverbundenen Blendenteils ein Nocken
wellensignal (Low-Phase) erzeugt, das im 4-Takt-Zyklus nur
einmal auftritt. Dieses Nockenwellensignal (Low-Phase) hat
gegenüber den schmalen und genauen Kurbelwellensignalen oder
dem Referenzsignal eine relativ große Breite als Toleranzbrei
te von ca. 20° KW, z. B. entsprechend einem zugeordneten Blen
denausschnitt des Blendenteils.
Die geometrische Zuordnung zwischen dem Referenzsignalsensor
und dem Phasengeber ist so getroffen, daß jedes zweite Refe
renzsignal (entsprechend der halben Drehzahl der Nockenwelle
gegenüber der Kurbelwelle) innerhalb dieser Toleranzbreite
(Low-Phase) des Nockenwellensignals liegt.
Nur beim gleichzeitigen Auftreten eines Nockenwellensignals
und eines Referenzsignals wird dieses Referenzsignal zum
Start des Zählvorgangs für die Kurbelwellensignale verwendet,
wodurch eine eindeutige Zuordnung im 4-Takt-Zyklus bei ge
nauer, hochauflösender Winkelmessung an der Kurbelwelle ge
geben ist.
Das Nockenwellensignal wird somit nicht unmittelbar zur Win
kelmessung verwendet, sondern nur, um eine qualitative Aus
sage über die Stellung im 4-Takt-Zyklus zu treffen. Dadurch
ist auch eine gewisse Toleranzbreite des Nockenwellensignals
möglich. Mit dieser Toleranzbreite werden Fertigungs-, Mon
tage- und Antriebstoleranzen zwischen Kurbelwelle und Nocken
welle berücksichtigt, wobei sichergestellt ist, daß ein Refe
renzsignal bei Berücksichtigung aller möglichen Toleranzen
immer in der Toleranzbreite (Low-Phase) eines zugeordneten
Nockenwellensignals auftritt und damit die Gleichzeitigkeit
beider Signale feststellbar ist.
Das Referenzsignal tritt somit in einem ersten Toleranzab
stand nach der ersten Flanke (Low-Flanke) des Nockenwellensig
nals und in einem zweiten Toleranzabstand vor der zweiten
Flanke (High-Flanke) des Nockenwellensignals auf, wobei die
Summe dieser Toleranzabstände die Breite des Nockenwellensig
nals bzw. der Low-Phase ergeben.
Für eine weitere Optimierung der Verbrennungsvorgänge in
Brennkraftmaschinen ist es bekannt, die üblicherweise feste
Zuordnung der Kurbelwellenstellung zur Nockenwellenstellung
verstellbar auszuführen und die Nockenwelle durch eine Stell
einrichtung über einen bestimmten, maximalen Verstellwinkel
gegenüber der Kurbelwellenlage zu verändern.
Ersichtlich treten bei der Verwendung solcher Verstell-Nocken
wellen Probleme bei der Erfassung der Gleichzeitigkeit von
Nockenwellensignalen und Referenzsignalen auf, da deren geo
metrische Zuordnung durch die Nockenwellenverstellung über
aen üblichen Toleranzbereich hinaus geändert wird. Weiter
wäre es von Vorteil, die Ausführung eines Stellbefehls für
die Verstellung der Nockenwelle durch eine an der Nockenwelle
ermittelte Stellungsrückmeldung zu bestätigen oder für eine
gegebenenfalls vorgesehene Verstellregelung ein Ist-Signal
der Nockenwellenstellung zur Verfügung zu stellen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Steuervor
richtung so weiterzubilden, daß sie auch bei der Verwendung
verstellbarer Nockenwellen funktionsfähig ist und zudem eine
Verdrehwinkelmessung der Nockenwelle zur Verfügung gestellt
wird.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des An
spruchs 1 gelöst.
Gemäß Anspruch 1 ist eine um einen Verstellwinkel verstell
bare Nockenwelle verwendet und die Toleranzbreite des Nocken
wellensignals um den Wert des maximalen Verstellwinkels zu
einer größeren Breite entsprechend einer erweiterten Phasen
fensterbreite (Low-Phase) vergrößert. Diese neue Phasenfen
sterbreite entspricht somit der üblichen, bekannten Toleranz
breite von ca. 20° KW plus dem maximalen Verstellwinkel eben
falls in °KW gemessen. Das Referenzsignal liegt somit bei
maximaler Spätverstellung der Nockenwelle nach dem ersten
Toleranzabstand; bei maximaler Frühverstellung dagegen nach
dem ersten Toleranzabstand plus dem maximalen Verstellwinkel
bzw. zu Beginn des zweiten Toleranzabstands. Damit ist sicher
gestellt, daß, ähnlich wie in der bekannten Anordnung, das Re
ferenzsignal trotz der Nockenwellenverstellung wieder sicher
innerhalb des Nockenwellensignals (Low-Phase) bzw. der Phasen
fensterbreite auftritt, wobei auch hier alle möglichen, auf
tretenden Fertigungs-, Montage-, Antriebs- und Zuordnungstole
ranzen berücksichtigt sind.
Weiter ist eine Einrichtung zur Messung des Verstellwinkels
der Nockenwelle vorgesehen, die die erste Flanke des Nocken
wellensignals erfaßt und die die anschließend auftretenden
Kurbelwellensignale bis zur Erfassung des Referenzsignals
zählt und bewertet. Je nachdem, welche Art von Verstell-
Nockenwelle und Verstell-Steuerung verwendet sind, kann aus
dem Zählwert dieser Kurbelwellensignale die Nockenwellenstel
lung ermittelt werden.
In einer Ausführungsform nach Ansprüch 2 ist eine an sich be
kannte Verstell-Nockenwelle verwendet, die nur zwei Verstell
positionen, eine Frühverstellposition und eine Spätverstell
position, mit einem dazwischenliegenden, maximalen Verstell
winkel aufweist. Die Bewertung der nach der ersten Flanke des
Nockenwellensignals bis zum Referenzsignal gezählten Kurbel
wellensignale wird über einen Zählvergleich durchgeführt. Ent
spricht die Anzahl dieser gezählten Kurbelwellensignale einem
Wert des ersten Toleranzabstands (ebenfalls gemessen in einer
Anzahl von Kurbelwellensignalen) liegt die Nockenwelle in
ihrer Spätverstellposition. Die gleiche Aussage kann (bei üb
licherweise gegenüber der Toleranzbreite großem Verstellwin
kel) getroffen werden, wenn die Anzahl der gezählten Kurbel
wellensignale kleiner als die gesamte Toleranzbreite (gemes
sen in Kurbelwellensignalen) ist.
Ist die Anzahl dieser gezählten Kurbelsignale dagegen größer
als der erste Toleranzabstand bzw. größer als die gesamte
Toleranzbreite, liegt die Nockenwelle in ihrer Frühverstell
position. Da die Nockenwelle nur zwei Verstellpositionen, die
Frühverstellposition und die Spätverstellposition, einnehmen
kann, brauchen dazwischenliegende Verstellwinkel nicht ermit
telt werden und es ist daher einfach, nur durch einen quali
tativen Zählvergleich eine geeignete Früh/Spät-Zuordnung zu
treffen.
In einer Ausführungsform nach Anspruch 3 ist eine Nockenwelle
mit mehreren Verstellpositionen, insbesondere einer konti
nuierlichen Verstellung, in einem Verstellbereich zwischen
einer maximalen Frühverstellposition und einer maximalen Spät
verstellposition verwendet. Der Verstellbereich, der einem
maximalen Verstellwinkel zugeordnet ist, liegt dabei zwischen
den beiden Toleranzabständen. Für die Messung der aktuellen
Verstellposition wird wenigstens einer der Toleranzabstände
nach der Fertigmontage der Steuervorrichtung durch Verstel
lung der Nockenwelle auf jeweils eine Endverstellposition er
mittelt. Diese Ermittlung ist auch während des Betriebs mög
lich, indem der maximal mögliche Verstellwert der Nockenwelle
von der angeschlossenen Elektronik "gelernt" wird, wodurch
sich dann ebenfalls die Toleranzabstände bezüglich der beiden
Signalflanken des Nockenwellensignals ergeben.
Eine Aussage über die Verstellposition der Nockenwelle ist
gemäß Anspruch 3 dadurch möglich, daß beim Betrieb der Brenn
kraftmaschine die Anzahl der Kurbelwellensignale nach der
ersten Flanke des Nockenwellensignals bis zum Referenzsignal
erfaßt und die Kurbelwellensignale entsprechend dem Wert des
ersten Toleranzabstands abgezogen werden. Die verbleibende
Anzahl von Kurbelwellensignalen ist dann ein Maß für den aktu
ellen Verstellwinkel der Nockenwelle.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 4 wird eine ähnliche Auswer
tung für den aktuellen Verstellwinkel der Nockenwelle aufge
zeigt, wobei aber alle Werte auf die gesamte Phasenfenster
breite als 100%-Wert bezogen werden. Durch eine solche pro
zentuale Auswertung kann gegebenenfalls eine Aussage mit höhe
rer Meßgenauigkeit getroffen werden.
Durch die erfindungsgemäße Kombination von elektrischen und
mechanischen Elementen zur Verstellwinkelmessung für Ver
stell-Nockenwellen wird eine voll diagnosefähige und am Ferti
gungsbandende einstellfähige Anordnung erreicht. Die ermittel
ten Verstellwerte können der Motorsteuerung zugeführt werden
oder bei entsprechend hoher Auflösung der Kurbelwellensignale
auch direkt für eine Regelung als Istwert herangezogen wer
den.
Nach Anspruch 5 ist der Markierungsträger eine an sich be
kannte Schwungscheibe mit einem Zahnkranz für einen elektri
schen Anlasser. Die Zähne des Zahnkranzes, insbesondere 135
Zähne, werden als Zählmarkierungen von einem ersten Sensor be
rührungslos abgetastet. Zusätzlich ist als Referenzmarkierung
ein Stift angebracht, der von einem zweiten Sensor abgetastet
wird. Damit wird zum Ausdruck gebracht, daß die Anordnung
gemäß Anspruch 1 mit einer an sich bekannten Steuerein
richtung mit einem Markierungsträger als Schwungscheibe reali
siert werden kann.
In einer anderen, an sich bekannten, Ausführungsform entspre
chend Anspruch 6 ist der Markierungsträger ein Zahnkranz mit
Zähnen als Zählmarkierungen. Die Zähne des Zahnkranzes sind
an gleichmäßig um Umfang angeordneten Plätzen verteilt, wobei
Lücken durch fehlende Zähne belassen sind. In einer konkre
ten, bekannten Ausführungsform sind Plätze für 60 Zähne vor
handen, wobei eine Lücke durch zwei fehlende Zähne freigelas
sen ist. Die erste Flanke dieser Lücke wird als Referenzsig
nal verwendet. Der Zahnkranz wird dazu von nur einem Sensor
berührungslos abgetastet. Auch in Verbindung mit einer sol
chen an sich bekannten Anordnung ist die erfindungsgemäße Mes
sung des Verstellwinkels einer Verstell-Nockenwelle realisier
bar.
Nach Anspruch 7 kann zur Erzeugung des Nockenwellensignals
auch in Verbindung mit der Verstell-Nockenwelle eine an sich
bekannte, rotierende Blende mit einem (vergrößerten) Aus
schnitt entsprechend der Phasenfensterbreite verwendet wer
den.
Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung mit weiteren Merk
malen, Einzelheiten und Vorteilen näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 ein Diagramm in °KW für die Kurbelwellensignale, die
Referenzsignale und die Nockenwellensignale mit einer
von den Zählmarkierungen getrennten Referenzmarkie
rung,
Fig. 2 ein Diagramm in °KW für die Kurbelwellensignale, die
Referenzsignale und die Nockenwellensignale in Verbin
dung mit einem Zahnkranz, von dem die Kurbelwellensig
nale und die Referenzsignale abgeleitet sind und
Fig. 3 ein Diagramm in °KW, an dem die Auswertung der Signal
folgen für die Messung des Verstellwinkels einer Ver
stell-Nockenwelle erläutert ist.
Im Diagramm der Fig. 1 ist oben in °KW die Länge für eine
Nockenwellenumdrehung (1 NW) entsprechend einem 4-Takt-Zyklus
oder von zwei Kurbelwellenumdrehungen (1 KW = 360° KW) einge
zeichnet.
Darunter sind die vom Zahnkranz einer Schwungscheibe abgelei
teten Kurbelwellensignale entsprechend 135 Zähnen pro Kurbel
wellenumdrehung bzw. 270 Zähnen pro Nockenwellenumdrehung dar
gestellt.
Bei jeder Kurbelwellenumdrehung wird zudem über einen Stift
an der Schwungscheibe ein Referenzsignal erzeugt, wie dies
unterhalb den Kurbelwellensignalen dargestellt ist.
Strichliert ist darunter die Lage von Nockenwellensignalen
eingezeichnet, wie sie nach dem Stand der Technik verwendet
sind. Diese Nockenwellensignale (NW-Signale) sind von einer
rotierenden, mit der Nockenwelle verbundenen, Blende abgegrif
fen, die eine Fensterbreite entsprechend der eingezeichneten
20° KW aufweist. Diese Fensterbreite entspricht einer Tole
ranzbreite, die die üblicherweise auftretenden Fertigungs-,
Montage-, Antriebs- und Zuordnungstoleranzen (ohne Verstell
nockenwelle) berücksichtigen soll.
Darunter ist die Lage von Nockenwellensignalen bei einer
Nockenwellen-Frühverstellung bzw. bei einer Nockenwellen-Spät
verstellung dargestellt. Die erfindungsgemäßen Nockenwellen
signale sind dabei um den Wert des maximalen Verstellwinkels
z der Nockenwelle zu einer Phasenfensterbreite y vergrößert.
Ersichtlich wird jedes zweite Referenzsignal wegen der gegen
über der Kurbelwelle nur halb so schnell drehenden Nocken
welle für eine Zylindererkennung ausgeblendet. Das jeweils
für die Zählung von 270 Kurbelwellensignalen als Startsignal
verwendete Referenzsignal liegt dann bei maximaler Spätver
stellung der Nockenwelle nach einem ersten Toleranzabstand x1
und bei maximaler Frühverstellung nach dem ersten Toleranzab
stand x1 plus dem maximalen Verstellwinkel z bzw. zu Beginn
des zweiten Toleranzabstands x2. Die Toleranzabstände x1 und
x2 können, je nach Lage der Kurbelwelle zur Nockenwelle,
unterschiedlich groß sein und ergeben in der Summe die aus
dem Stand der Technik bekannte Größe der Toleranzbreite x von
ca. 20° KW.
Fig. 2 entspricht im wesentlichen der Darstellung in Fig. 1.
Nach Fig. 2 sind jedoch die Kurbelwellensignale und die Refe
renzsignale von einem Zahnkranz abgeleitet, der 60 gleich ver
teilte Zähneplätze aufweist, wobei jedoch eine Lücke durch
zwei fehlende Zähne (strichliert eingezeichnet) gebildet ist.
Diese Lücke bzw. eine Flanke dieser Lücke wird bei jeder Kur
belwellenumdrehung als Referenzsignal genau erfaßt (wobei wie
der jedes zweite Referenzsignal ausgeblendet wird) und als
Startsignal für den Zählvorgang der Kurbelwellensignale (120
Signale bis zum nächsten, wirksamen Referenzsignal) verwen
det.
Die Lage der Nockenwellensignale im Vergleich zu den Referenz
signalen entspricht der Darstellung in Fig. 1.
In der oberen Darstellung der Fig. 3 ist ein Nockenwellensig
nal der Phasenfensterbreite y entsprechend den Fig. 1 oder 2
vergrößert dargestellt. Zu beiden Seiten sind wieder die Tole
ranzabstände x1 und x2 zu erkennen, die zur Berücksichtigung
von Toleranzen erforderlich sind. Das verwertbare Referenzsig
nal liegt je nach Steilposition der Verstell-Nockenwelle da
zwischen innerhalb des maximalen Verstellwinkels z (angegeben
in °KW). Die Lage des Referenzsignals im Bereich z gibt so
mit auch die genaue Verstellposition der Nockenwelle inner
halb dieses Bereichs an.
An der Stelle 1 ist die Nockenwelle auf maximale Spätverstel
lung, an der Stelle 2 auf maximale Frühverstellung gelegt.
Die Stelle 3 gibt einen Zwischenwert an.
Die Lage dieses mittleren Wertes 3 kann anhand der nach der
ersten Phasenfensterflanke einlaufenden und insbesondere bis
zum Auftreten des Referenzsignals an der Stelle 3 gezählten
Kurbelwellensignale einfach ermittelt werden. Dazu sind die
Toleranzabstände x1 und x2 (in Prozent-Werten) bezogen auf
die gesamte, einlaufende Anzahl von Kurbelwellensignalen über
die Phasenfensterbreite y festzustellen. Dies kann durch will
kürliche Verstellung der Nockenwelle in die Endpositionen
nach der Endmontage und Zählung der den Toleranzbreiten x1
und x2 entsprechenden Kurbelwellensignalen erfolgen. Es ist
jedoch auch möglich, daß eine angeschlossene Steuerelektronik
die Kurbelwellenzählwerte für die Toleranzbreiten x1 und x2
während des Betriebes lernt, wenn und nachdem diese Endposi
tionen mehrmals angefahren wurden. Dadurch sind in Fig. 3
alle wesentlichen Größen bekannt, so daß nach Zählung der bis
zur Stelle 3 einlaufenden Kurbelwellensignale die Lage dieser
Stelle 3 durch einen Dreisatz ermittelt werden kann. Diese Er
mittlung ist auf einfache Weise in einer elektronischen Schal
tung durchführbar und der ermittelte Verstellwert kann als
Analog- oder Digitalwert an die Steuer- oder Regeleinrichtung
für die Verstell-Nockenwelle weitergeleitet werden.
Die vorliegende Anordnung ist im wesentlichen durch Verwen
dung und geringer Modifizierung ohnehin vorhandener Systeme
und Teile herstellbar und kann dadurch im Vergleich zu her
kömmlichen Ausführungen mit keinen oder nur geringen Mehr
kosten realisiert werden.
Claims (7)
1. Steuervorrichtung an einer Brennkraftmaschine,
mit einer in einem Viertakt-Verbrennungsprozeß angetriebe
nen Kurbelwelle, die in einem 4-Takt-Zyklus zweimal um
läuft (2 KW) und einer dagegen mit halber Drehzahl, ent
sprechend nur einem Umlauf (1 NW) im 4-Takt-Zyklus, syn
chron angetriebenen Nockenwelle,
mit einer Einrichtung zur Ermittlung der Winkelstellung der Kurbelwelle, die einen mit der Kurbelwelle drehange triebenen Markierungsträger mit wenigstens einer Referenz markierung und einer Mehrzahl an einem Kreisumfang verteil ter Zählmarkierungen aufweist und die wenigstens einen Sen sor an der Markierungsscheibe umfaßt, der beim Vorbeigang der Referenzmarkierung ein zugeordnetes Referenzsignal und beim Vorbeigang einer Zählmarkierung ein zugeordnetes Kur belwellensignal (KW-Signal) abgibt,
mit einer Einrichtung zur Zylindererkennung für die Zuord nung der Stellung der Kurbelwelle bzw. der damit verbunde nen Kolben im 4-Takt-Zyklus, die einen Sensor als Phasen geber enthält, der beim Vorbeigang eines bestimmten Nocken wellenteils oder eines mit der Nockenwelle drehverbundenen Blendenteils ein Nockenwellensignal (NW-Signal) bestimmter Toleranzbreite (x = ca. 20° KW) erzeugt, wobei die Zuord nung zwischen dem Referenzsignalsensor und dem Phasengeber so getroffen ist, daß jedes zweite Referenzsignal entspre chend der halben Drehzahl der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle innerhalb der Toleranzbreite (x = x1 + x2) des Nockenwellensignals (NW-Signal) liegt, so daß das Referenz signal in einem ersten Toleranzabstand (x1) nach der ersten Flanke des Nockenwellensignals und in einem zweiten Toleranzabstand (x2) vor der zweiten Flanke des Nockenwel lensignals liegt,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine in ihrer relativen Stellung zur Kurbelwelle um einen Verstellwinkel verstellbares Nockenwelle verwendet ist,
daß die Toleranzbreite des Nockenwellensignals um den Wert des maximalen Verstellwinkels (z) der Nockenwelle zu einer größeren Breite entsprechend einer Phasenfensterbreite (y) vergrößert ist (Toleranzbreite x plus maximaler Verstell winkel (z) in °KW), wobei dann das Referenzsignal bei maximaler Spätverstellung der Nockenwelle nach dem ersten Toleranzabstand (x1) und bei maximaler Frühverstellng nach dem ersten Toleranzabstand (x1) plus dem maximalen Ver stellwinkel (z) bzw. zu Beginn des zweiten Toleranzab stands (x2) auftritt und
daß eine Einrichtung zur Messung des Verstellwinkels der Nockenwelle vorgesehen ist, die die erste Flanke des Nockenwellensignals (NW-Signal) erfaßt und die die an schließend auftretenden Kurbelwellensignale (KW-Signale) bis zur Erfassung des Referenzsignals zählt und bewertet.
mit einer Einrichtung zur Ermittlung der Winkelstellung der Kurbelwelle, die einen mit der Kurbelwelle drehange triebenen Markierungsträger mit wenigstens einer Referenz markierung und einer Mehrzahl an einem Kreisumfang verteil ter Zählmarkierungen aufweist und die wenigstens einen Sen sor an der Markierungsscheibe umfaßt, der beim Vorbeigang der Referenzmarkierung ein zugeordnetes Referenzsignal und beim Vorbeigang einer Zählmarkierung ein zugeordnetes Kur belwellensignal (KW-Signal) abgibt,
mit einer Einrichtung zur Zylindererkennung für die Zuord nung der Stellung der Kurbelwelle bzw. der damit verbunde nen Kolben im 4-Takt-Zyklus, die einen Sensor als Phasen geber enthält, der beim Vorbeigang eines bestimmten Nocken wellenteils oder eines mit der Nockenwelle drehverbundenen Blendenteils ein Nockenwellensignal (NW-Signal) bestimmter Toleranzbreite (x = ca. 20° KW) erzeugt, wobei die Zuord nung zwischen dem Referenzsignalsensor und dem Phasengeber so getroffen ist, daß jedes zweite Referenzsignal entspre chend der halben Drehzahl der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle innerhalb der Toleranzbreite (x = x1 + x2) des Nockenwellensignals (NW-Signal) liegt, so daß das Referenz signal in einem ersten Toleranzabstand (x1) nach der ersten Flanke des Nockenwellensignals und in einem zweiten Toleranzabstand (x2) vor der zweiten Flanke des Nockenwel lensignals liegt,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine in ihrer relativen Stellung zur Kurbelwelle um einen Verstellwinkel verstellbares Nockenwelle verwendet ist,
daß die Toleranzbreite des Nockenwellensignals um den Wert des maximalen Verstellwinkels (z) der Nockenwelle zu einer größeren Breite entsprechend einer Phasenfensterbreite (y) vergrößert ist (Toleranzbreite x plus maximaler Verstell winkel (z) in °KW), wobei dann das Referenzsignal bei maximaler Spätverstellung der Nockenwelle nach dem ersten Toleranzabstand (x1) und bei maximaler Frühverstellng nach dem ersten Toleranzabstand (x1) plus dem maximalen Ver stellwinkel (z) bzw. zu Beginn des zweiten Toleranzab stands (x2) auftritt und
daß eine Einrichtung zur Messung des Verstellwinkels der Nockenwelle vorgesehen ist, die die erste Flanke des Nockenwellensignals (NW-Signal) erfaßt und die die an schließend auftretenden Kurbelwellensignale (KW-Signale) bis zur Erfassung des Referenzsignals zählt und bewertet.
2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Nockenwelle mit nur zwei Verstellpositionen, einer Frühverstellung (2) und einer Spätverstellung (1), entsprechend einem dazwischen liegenden, maximalen Ver stellwinkel (z) verwendet ist,
und die Bewertung der nach der ersten Flanke des Nocken wellensignals (NW-Signal) bis zum Referenzsignal gezählten Kurbelwellensignale (KW-Signale) dergestelt durchgeführt ist,
daß über eine Vergleicherschaltung bei einer Anzahl von Kurbelwellensignalen (KW-Signale) entsprechend einem Wert des ersten Toleranzabstands (x1) (gemessen in einer Anzahl von KW-Signalen) oder entsprechend einem Wert kleiner als die Toleranzbreite (x) (gemessen in KW-Signalen) dieses Ergebnis der Spätverstellposition (1) der Nockenwelle zuge ordnet ist und
daß bei einer Anzahl entsprechend einem Wert größer als der erste Toleranzabstand (x1) oder größer als die Tole ranzbreite (x) dieses Ergebnis der Frühverstellposition (2) zugeordnet ist.
daß eine Nockenwelle mit nur zwei Verstellpositionen, einer Frühverstellung (2) und einer Spätverstellung (1), entsprechend einem dazwischen liegenden, maximalen Ver stellwinkel (z) verwendet ist,
und die Bewertung der nach der ersten Flanke des Nocken wellensignals (NW-Signal) bis zum Referenzsignal gezählten Kurbelwellensignale (KW-Signale) dergestelt durchgeführt ist,
daß über eine Vergleicherschaltung bei einer Anzahl von Kurbelwellensignalen (KW-Signale) entsprechend einem Wert des ersten Toleranzabstands (x1) (gemessen in einer Anzahl von KW-Signalen) oder entsprechend einem Wert kleiner als die Toleranzbreite (x) (gemessen in KW-Signalen) dieses Ergebnis der Spätverstellposition (1) der Nockenwelle zuge ordnet ist und
daß bei einer Anzahl entsprechend einem Wert größer als der erste Toleranzabstand (x1) oder größer als die Tole ranzbreite (x) dieses Ergebnis der Frühverstellposition (2) zugeordnet ist.
3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Nockenwelle mit mehreren Verstellpositionen (3),
insbesondere einer kontinuierlichen Verstellung in einem
Verstellbereich zwischen einer maximalen Frühverstellposi
tion (2) und einer maximalen Spätverstellposition (1) ent
sprechend einem maximalen Verstellwinkel (z) verwendet
ist, wobei der Verstellbereich (entsprechend Verstellwin
kel z) zwischen den beiden Toleranzabständen (x1 und x2)
liegt,
daß wenigstens einer der Toleranzabstände (x1 oder x2) nach der Fertigmontage der Steuervorrichtung durch Verstel lung der Nockenwelle auf jeweils eine Endverstellposition (1 bzw. 2) ermittelt oder während des Betriebs "gelernt" wird und der Einrichtung zur Messung des Verstellwinkels als Anzahl von Kurbelwellensignalen (KW-Signale) vorge geben ist und
daß beim Betrieb der Brennkraftmaschine die Anzahl der Kur belwellensignale (KW-Signale) nach der ersten Flanke des Nockenwellensignals (NW-Signal) bis zum Referenzsignal er faßt und die Kurbelwellensignale (KW-Signale) entsprechend dem Wert des ersten Toleranzabstands (x1) abgezogen wer den, so daß die Restanzahl von Kurbelwellensignalen (KW- Signalen) ein Maß für den aktuellen Verstellwinkel (3) ist.
daß wenigstens einer der Toleranzabstände (x1 oder x2) nach der Fertigmontage der Steuervorrichtung durch Verstel lung der Nockenwelle auf jeweils eine Endverstellposition (1 bzw. 2) ermittelt oder während des Betriebs "gelernt" wird und der Einrichtung zur Messung des Verstellwinkels als Anzahl von Kurbelwellensignalen (KW-Signale) vorge geben ist und
daß beim Betrieb der Brennkraftmaschine die Anzahl der Kur belwellensignale (KW-Signale) nach der ersten Flanke des Nockenwellensignals (NW-Signal) bis zum Referenzsignal er faßt und die Kurbelwellensignale (KW-Signale) entsprechend dem Wert des ersten Toleranzabstands (x1) abgezogen wer den, so daß die Restanzahl von Kurbelwellensignalen (KW- Signalen) ein Maß für den aktuellen Verstellwinkel (3) ist.
4. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anzahl der Kurbelwellensignale entsprechend der ge samten Phasenfensterbreite (y) als 100%-Wert erfaßt wer den,
daß die Werte der beiden Toleranzabstände (x1 und x2) mit Bezug auf die Endverstellpositionen (1 und 2) der Nocken welle ermittelt oder "gelernt" werden und in %-Werten be zogen auf den 100%-Wert der gesamten Phasenfensterbreite gestellt werden und
daß die Anzahl der Kurbelwellensignale (KW-Signale) bis zum Referenzsignal ebenfalls als %-Wert bezogen auf den 100%-Wert ermittelt wird.
daß die Anzahl der Kurbelwellensignale entsprechend der ge samten Phasenfensterbreite (y) als 100%-Wert erfaßt wer den,
daß die Werte der beiden Toleranzabstände (x1 und x2) mit Bezug auf die Endverstellpositionen (1 und 2) der Nocken welle ermittelt oder "gelernt" werden und in %-Werten be zogen auf den 100%-Wert der gesamten Phasenfensterbreite gestellt werden und
daß die Anzahl der Kurbelwellensignale (KW-Signale) bis zum Referenzsignal ebenfalls als %-Wert bezogen auf den 100%-Wert ermittelt wird.
5. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet,
daß der Markierungsträger eine Schwungscheibe mit einem Zahnkranz, insbesondere mit 135 Zähnen als Zählmarkierun gen, ist, die von einem ersten Sensor berührungslos abge tastet werden und
daß zusätzlich als Referenzmarkierung ein Stift angebracht ist, der von einem zweiten Sensor abgetastet wird.
daß der Markierungsträger eine Schwungscheibe mit einem Zahnkranz, insbesondere mit 135 Zähnen als Zählmarkierun gen, ist, die von einem ersten Sensor berührungslos abge tastet werden und
daß zusätzlich als Referenzmarkierung ein Stift angebracht ist, der von einem zweiten Sensor abgetastet wird.
6. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß der Markierungsträger ein Zahn
kranz mit Zähnen als Zählmarkierungen und als Referenzmar
kierung ist, bei dem an Stellen für gleichmäßig verteilte
Zähne, insbesondere für 60 Zähne, Lücken durch fehlende
Zähne, insbesondere eine Lücke durch zwei fehlende Zähne,
frei gelassen sind, wobei die wenigstens eine Lücke bzw.
die erste Flanke dieser Lücke als Referenzsignal dient und
der Zahnkranz von einem Sensor berührungslos abgetastet
wird.
7. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dad
urch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Nockenwellen
signals (NW-Signal) eine rotierende Blende mit einem Aus
schnitt entsprechend der Phastenfensterbreite (y) verwen
det ist.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE19914125675 DE4125675C2 (de) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | Steuervorrichtung an einer Brennkraftmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19914125675 DE4125675C2 (de) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | Steuervorrichtung an einer Brennkraftmaschine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4125675A1 DE4125675A1 (de) | 1993-02-04 |
DE4125675C2 true DE4125675C2 (de) | 1999-10-14 |
Family
ID=6437588
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19914125675 Expired - Lifetime DE4125675C2 (de) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | Steuervorrichtung an einer Brennkraftmaschine |
Country Status (1)
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- 1991-08-02 DE DE19914125675 patent/DE4125675C2/de not_active Expired - Lifetime
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R071 | Expiry of right |