DE4222480C2 - Einrichtung zur Erkennung einer OT-Stellung von Kolben einer Viertakt-Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Bekanntlich erfolgen bei einer Viertakt-Brennkraftmaschine Zünd- und Einspritzvorgänge im Abstand von zwei Kurbelwellenumdrehungen. Zur Erfassung der diesen Vorgängen zugeordneten oberen Totpunkte (OT) der Arbeitsspiele der Hubkolben ist es daher bekannt, an der mit halber Kurbelwellendrehzahl umlaufenden Nockenwelle Markierun­ gen, beispielsweise in Form von Zähnen, vorzusehen, denen ein orts­ fester induktiver Sensor gegenübersteht; im Bereich der größten Annäherung der Markierung an den Sensor gibt dieser ein für die in­ teressierende OT-Stellung signifikantes Signal ab. Dieses kann in einer Zünd- oder Einspritzvorrichtung zur Auslösung des entspre­ chenden Vorgangs verarbeitet bzw. herangezogen werden.

Im Bereich der Nockenwelle oder allgemeiner: der Betätigungsvor­ richtung für die Ladungswechselventile sind die Platzverhältnisse aber sehr beengt. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Einrichtung zu schaffen, die Markierungen und Sensoren im Bereich der Nockenwelle vermeidet.

Eine gattungsgemäße Einrichtung ist aus der nachveröffentlichten DE 41 43 094 A1 bekannt.

Aus der DE 36 08 321 A1 ist es bekannt, die OT-Stellung von Kolben einer Brennkraftmaschine unter Zuhilfenahme von Markierungen auf der Nockenwelle zu ermitteln.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs.

Durch die erfindungsgemäße Wahl der Übersetzungsverhältnisse für den Antrieb der Zwischen- oder Nebenwelle von der Kurbelwelle her und ggf. der Nockenwelle von der Zwischenwelle her wird einerseits die Tatsache berücksichtigt, daß nur jeder zweite OT als Zünd- bzw. Einspritz-OT zu bezeichnen ist, während die dazwischen liegenden OT als Ladungswechsel-OT bezeichnet werden können, bei denen Zündung und Einspritzung unwirksam bzw. unerwünscht sind. Zum anderen hat diese Wahl der Übersetzungsverhältnisse die vorteilhafte Folge, daß eine Fehlmontage der Zwischenwelle, beispielsweise in der Weise, daß diese einen fehlerhaften Winkelversatz aufweist, dadurch er­ kannt werden kann, daß Zündvorgänge im Bereich der Gaswechsel-OT erfolgen und demgemäß die Maschine nicht anspringt, also die Gefahr einer Beschädigung vermieden ist. Schließlich ist der Sensor an der Kurbelwelle in der Regel ohnehin für das Motormanagement vorhanden.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, deren Fig. 1 die Ein­ richtung als solche wiedergibt, während die Fig. 2 und 3 ver­ schiedene Arbeitsphasen zeigen.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so erkennt man bei 1 die Kurbel­ welle der im übrigen nicht dargestellten, da einen bekannten Aufbau besitzenden Viertakt-Brennkraftmaschine. Die Kurbelwelle ist mit der hier durch einen Zahn gebildeten Markierung 2 versehen, der bei einer bestimmten Winkellage der Kurbelwelle 1 der magnetische Sen­ sor 3 unmittelbar gegenübersteht. Die Relativlage von Markierung 2 und Sensor 3 ist so gewählt, daß die in Fig. 1 dargestellte größte Annäherung zwischen diesen beiden Teilen bei OT-Stellung zumindest eines Kolbens der Brennkraftmaschine vorliegt.

Die mit der Drehzahl n₁ rotierende Kurbelwelle 1 treibt in diesem Ausführungsbeispiel über einen Riemen 4 die Neben- oder Zwischen­ welle 5, die zum Antrieb irgendwelcher Nebenaggregate, wie Wasser­ pumpe oder Klimaanlage, dient, mit der Drehzahl n₂ = 0,75.n₁ an; diese Antriebsverbindung besitzt demgemäß die Übersetzung i₁ = 3/4. Die Zwischenwelle 5 trägt zwei Markierungen 6 und 7, die ebenfalls als magnetische Unsymmetrien, d. h. zum Beispiel als Zähne, ausge­ bildet sind und denen ein einziger Sensor 8 zugeordnet ist. Wie aus Fig. 1 unmittelbar ersichtlich, sind die relativen Winkellagen von Markierung 6 und Zahn 8 so gewählt, daß eine größte Annäherung zwischen beiden vorliegt, wenn auch die größte Annäherung zwischen den Teilen 2 und 3 an der Kurbelwelle 1 erreicht ist, d. h. bei einer OT-Stellung.

Die Nockenwelle 9 weist dagegen keine Markierung auf. Sie muß in üblicher Weise mit der Drehzahl n₃ = 0,5.n₁ angetrieben werden, weshalb sie in diesem Ausführungsbeispiel von der Zwischenwelle 5 her mit der Übersetzung i₂ = 2/3 mittels des Riementriebs 10 in Drehung versetzt wird. Grundsätzlich ist es verständlicherweise auch möglich, mittels eines Riementriebs die Nockenwelle 9 unmit­ telbar von der Kurbelwelle 1 her anzutreiben.

Wie im folgenden noch anhand Fig. 2 erläutert wird, hat die unge­ rade Übersetzung 11 zur Folge, daß sich die dargestellten Lagen zwischen den Markierungen 2 und 6 einerseits sowie ihren zugeordne­ ten Sensoren 3 und 8 andererseits gleichzeitig nur nach jeweils zwei Umdrehungen der Kurbelwelle 1 ergeben. Das bedeutet, daß die Koinzidenzschaltung 11, die mit den Ausgängen beider Sensoren 3 und 8 verbunden ist, nur bei jeder zweiten OT-Stellung ein Signal 12 erzeugt, das in einer nachgeschalteten Zünd- oder Einspritzvorrich­ tung zur Gewinnung eines Zünd- oder Einspritzimpulses ausgenutzt wird.

In den Fig. 2 und 3 sind die anhand Fig. 1 erläuterten Bezugs­ zeichen verwendet. In der ersten Spalte beider Figuren ist die An­ zahl der Umdrehungen der Kurbelwelle 1 für die verschiedenen be­ trachteten Betriebsphasen angegeben, dabei sind mit OT_z die Zünd-OT und mit OT die Ladungswechsel-OT bezeichnet. In der zweiten Spalte sind die diesen Umdrehungsanzahlen der Kurbelwelle zugeordneten Winkellagen der Markierung 2 an der Kurbelwelle 1 relativ zu ihrem Sensor 3 wiedergegeben, während die dritte Spalte der beiden Fig. 2 und 3 die zugehörigen Winkellagen der Zwischenwelle 5 mit ihren beiden Markierungen 6 und 7 relativ zu dem Sensor 8 zeigt. Spalte 4 beider Figuren zeigt die entsprechenden Winkellagen der Nockenwelle 9, wobei zur Veranschaulichung eine Markierung einge­ zeichnet ist. In der letzten Spalte beider Figuren schließlich sind die Ausgangssignale S3 und S8 der Sensoren 3 und 8 für die jeweili­ gen Winkellagen der Wellen 1, 5 und 9 wiedergegeben. Nur dann, wenn beide Sensoren 3 und 8 infolge größter Annäherung der zugehörigen Markierung 2, 6 oder 7 das Ausgangssignal + liefern, erzeugt die in Fig. 1 bei 11 angedeutete Koinzidenzschaltung das die Zündung oder den Einspritzvorgang bestimmende Ausgangssignal 12.

Betrachtet man nun Fig. 2, so ist als Ausgang - Umdrehungszahl der Kurbelwelle 0 - ein Zünd- oder Einspritz-OT gewählt: Sowohl der Sensor 3 an der Kurbelwelle 1 als auch der Sensor 8 an der Zwi­ schenwelle 5 liefert ein positives Ausgangssignal S3 bzw. S8. Hat die Kurbelwelle 1 zweidrittel Umdrehungen ausgeführt, befindet sich zwar die Zwischenwellen-Markierung 7 unter dem zugehörigen Sensor 8, nicht jedoch die Kurbelwellen-Markierung 2 unter ihrem Sensor 3, so daß die Koinzidenzschaltung 11 in Fig. 1 kein Ausgangssignal 12 liefert. Erst nach zwei Umdrehungen der Kurbelwelle liefern beide Sensoren 3 und 8 wieder positive Ausgangssignale, so daß ein Zünd- oder Einspritztotpunkt OT_z vorliegt. Dies entspricht einer Umdrehung der Nockenwelle 9.

In Fig. 3 ist angenommen, daß die Zwischenwelle 5 in fehlerhafter Weise um 90° winkelversetzt eingebaut ist. Dies hat bei einem Zahn­ antrieb 10 für die Nockenwelle 9 einen von der Zahnteilung abhängi­ gen Winkelversatz α zur Folge, der unmittelbar nicht erkennbar ist. Die erfindungsgemäße Einrichtung liefert jedoch indirekt dadurch ein Fehlersignal, daß der betreffende Zylinder im Ladungswechsel-OT zündet und demgemäß nicht anspringt.

In der ersten Zeile der Fig. 3 ist hinsichtlich der Relativlage der Kurbelwellenmarkierung 2 zu ihrem Sensor 3 angenommen, daß ein Zünd-OT OT_z vorliegt. Die Zwischenwelle 5 befindet sich jedoch nicht in der zugeordneten Winkellage, so daß ihre Markierung 6 nicht, wie für den OT_z erforderlich, unmittelbar unter dem zuge­ ordneten Sensor 8 liegt. Das bedeutet, daß nur der Sensor 3, nicht aber der Sensor 8 ein positives Ausgangssignal und demgemäß die Koinzidenzschaltung 11 (Fig. 1) kein die Zündung bzw. den Ein­ spritzvorgang auslösendes Signal 12 liefert. Eine Koinzidenz liegt erst nach einer Kurbelwellenumdrehung (zweite Zeile der Fig. 3) vor, d. h. dann, wenn die Ladungswechselventile geöffnet sind. Erst jetzt liefern beide Sensoren 3 und 8 positive Ausgangssignale S3 und S8, so daß über die Koinzidenzschaltung 11 die Zündung ausge­ löst wird. Sie ist jedoch jetzt wirkungslos, so daß die Maschine nicht anspringt. Das Entsprechende wiederholt sich nach drei Kurbelwellenumdrehungen, d. h. erst dann, wenn die Zündung wieder wirkungslos ist.

Mit der Erfindung ist demgemäß eine gattungsgemäße Einrichtung ge­ schaffen, die nicht nur Schwierigkeiten bei der Unterbringung von Sensoren im Bereich der Nockenwelle umgeht, sondern auch Einbau­ fehler im Bereich der Zwischenwelle signalisiert.

Claims (1)

1. Einrichtung zur Erkennung der einem Zünd- oder Einspritzvorgang zugeordneten OT-Stellung von Kolben einer Viertakt-Brennkraft­ maschine mit einer Kurbelwelle, einer mit dieser in Antriebsver­ bindung stehenden Zwischenwelle und einer Nockenwelle, deren Dreh­ zahl gleich der halben Kurbelwellendrehzahl ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zwischenwelle (5), die mit einem ungeraden Über­ setzungsverhältnis (i₁) kleiner als eins von der Kurbelwelle (1) angetrieben ist, mit zumindest zwei gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilten ersten Markierungen (6, 7) versehen ist, denen ein orts­ fester erster Sensor (8) in solcher Anordnung zugeordnet ist, daß sich eine dieser Markierungen (6, 7) signalerzeugend an ihm be­ findet, wenn sich eine an der Kurbelwelle (1) vorgesehene zweite Markierung (2) signalerzeugend an einem ortsfesten zweiten Sensor (3) befindet, und daß beide Sensoren (3, 8) ausgangsseitig an eine Koinzidenzschaltung (11) zur Erzeugung eines Erkennungssignals (12) für die OT-Stellung angeschlossen sind.