DE4242419A1

DE4242419A1 - Verfahren zur Zylindererkennung im Leerlauf von Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE4242419A1
Application number: DE4242419A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Schenk
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1992-12-16
Filing date: 1992-12-16
Publication date: 1994-06-23
Also published as: WO1994013951A1; US5572973A; JP3442388B2; JPH08504492A; DE59304010D1; EP0676008B1; EP0676008A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Zylindererkennung für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist be reits aus der DE-OS 34 31 232 bekannt, zur Zylindererkennung, d. h. zur Erkennung der Kompression in einem Zylinder z. B. Zylinder 1 des Motors während eines Arbeitszyklusses, zwei Geberräder vorzusehen, wovon sich das erste Geberrad mit Kurbelwellengeschwindigkeit und das zweite Geberrad mit halber Kurbelwellengeschwindigkeit, also mit der Geschwindigkeit der Nockenwelle, dreht. Eine Synchronisation der Signale, die in den den Geberrädern zugeordneten Sensoren, erzeugt werden, ermöglicht das genaue Erkennen des Taktes, indem sich der Motor während des Verbrennungszyklusses befindet. Bei diesem Ver fahren führt der Ausfall des Sensors zur Erfassung der Nockenwellen umdrehung dazu, daß eine genaue Lage des Kolbens eines Zylinders während eines Verbrennungszyklusses aufgrund des fehlenden Phasen signals nicht mehr erkannt werden kann.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche hat demgegenüber den Vorteil, daß auch ohne Phasensignal eine Zylindererkennung möglich ist. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß insbesondere zylinderindividuelle Rege lungen, wie eine zylinderselektive Einspritzung oder eine zylinder selektive Klopfregelung auch bei Phasensensorfehler fortgeführt werden können. Letztendlich ist es vorteilhaft, daß Sicherheitsmaß nahmen für einen Notlaufbetrieb wie später Zündwinkel und Gemisch anfettung unterbleiben können, bzw. nach kurzer Zeit wieder beendet werden können.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den nebengeord neten Ansprüchen Verfahren möglich. Besonders vorteilhaft ist es, bis zur Zuordnung der Bezugsmarke und damit der Zylindererkennung Sicherheitsmaßnahmen zu aktivieren, die nach der Zylindererkennung wieder inaktiv geschaltet werden. So ist es vorteilhaft, in jeder Kurbelwellenumdrehung ein Zündsignal aus zugeben, wovon eines dann im Verdichtungstakt stattfindet und damit eine Verbrennung auslösen kann.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 den Zusammenhang zwischen Nockenwellen- und Kurbelwellen signal anhand von Signalverläufen, Fig. 2 ein Struktogramm zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und Fig. 3 ein Strukto gramm zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 sind als erster und zweiter Signalverlauf die Signalver läufe vom Nockenwellengeber NW und vom Kurbelwellengeber KW bei einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine wie sie von einem Steuergerät und normalen Betriebsbedingungen erfaßt werden, dargestellt. Als dritter Signalverlauf ist in der Fig. 1 das an einem ersten Zylin der Z1 vom Steuergerät ausgegebene Zündsteuersignal 1 dargestellt. Alle drei Signalverläufe NW, KW und das Zündsteuersignal 1 sind über den Kurbelwellenwinkel dargestellt, wobei insbesondere der Bereich von 0° bis 720° (also zwei Kurbelwellenumdrehungen (näher erläutert werden soll). Bekanntermaßen dreht sich die Kurbelwelle einer Vier-Takt-Brennkraftmaschine während eines Verbrennungszyklusses zweimal um ihre eigene Achse. Dabei bewegt sich demzufolge der Kol ben zweimal in Richtung oberer Totpunkt und zwar einmal im Verdich tungshub und zum anderen im Ausstoßtakt. Nun ist es für eine ord nungsgemäße Verbrennung wesentlich, daß die Zündung an der Zündkerze im Verdichtungstakt und nicht im Ausstoßtakt erfolgt, da sonst eine Gefahr für das Saugrohr besteht. Die Kurbelwelle ist üblicherweise mit einem Geberrad verbunden, das beispielsweise aus 60-2 Zähnen besteht, um eine vollständige Kurbelwellenumdrehung zu erkennen. Die Nockenwelle einer Brennkraftmaschine dreht sich mit halber Kurbel wellengeschwindigkeit, so daß auf zwei Kurbelwellenumdrehungen eine Nockenwellenumdrehung abgeschlossen wird. Hieraus gibt sich im Nor malfall eine gute Möglichkeit, eine Synchronisation zwischen Nocken wellensignal NW und Kurbelwellensignal KW durchzuführen, um an schließend den Zündimpuls im richtigen Takt des Verbrennungszyklus ses auszulösen. Beim Erkennen des gleichzeitigen Vorliegens der Lücke auf dem Nockenwellen-Geberrad und dem Kurbelwellen-Geberrad kann die Lage der Brennkraftmaschine erkannt werden und eine ent sprechende Zuordnung des darauffolgenden Zündimpulses an den ent sprechenden Zylinder, der sich im Verdichtungstakt befindet, erfolgen.

Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens der Zylindererkennung im Leerlaufbetrieb. In einem Ar beitsschritt 5 werden die von den den Geberrädern zugeordneten Sen soren gelieferten Signale, wie das Nockenwellensignal NW und das Kurbelwellensignal KW erfaßt. In einer anschließenden Abfrage 6 wird kontrolliert, ob das Phasensignal der Nockenwelle NW in Ordnung war. Ist dies der Fall, d. h. für die Ausgabe der Zündung liegen sowohl das Kurbelwellensignal KW als auch das Nockenwellensignal NW vor, so erfolgt im Arbeitsschritt 7 nach dem Auftreten von Nockenwellen signal und Kurbelwellensignal für jeden Zylinder die Ausgabe der Zündung im entsprechenden Takt des Verbrennungszyklus. Wurde die Abfrage 6 mit nein beantwortet, d. h. das Nockenwellensignal fehlte oder war fehlerhaft, so werden in einem Arbeitsschritt 8 Sicher heitsmaßnahmen für einen Notlaufbetrieb gestartet. Diese Sicher heitsmaßnahmen M1, M2 und M3 umfassen beispielsweise die Ausgabe von Sicherheitszündwinkeln für eine Klopfregelung, die Gemischanfettung und die Ausgabe von Doppelzündungen, d. h. es wird ein Zündimpuls vor jedem Erreichen des oberen Totpunktes ausgelöst. In einem Arbeits schritt 9 wird sichergestellt, durch Erfassung der entsprechenden Betriebsparameter der Brennkraftmaschine, daß die Brennkraftmaschine in einem quasi stationären Zustand arbeitet. Im anschließenden Ar beitsschritt 10 werden für den stationären Zustand des Leerlaufbe triebs der Brennkraftmaschine feste Werte für die Luftvorsteuerung sowie für den Zündwinkel in der Art ausgegeben, daß sich die Leer laufdrehzahl leicht erhöht. Dies ist notwendig, um bei Zuschaltung einer Last z. B. Klimaanlage ein Ausgehen des Motors zu vermeiden. Der Zündwinkel wird so ausgegeben, daß eine Veränderung des Zündwin kels sich unmittelbar in einer Drehzahländerung auswirken wird. Im anschließenden Arbeitsschritt 11 wird der Zündwinkel einer der bei den Zündungen pro Verbrennungszyklus also einer Doppelzündung am Zylinder 1 verändert, indem er in Richtung früh oder spät geändert wird. Anschließend wird in einer Abfrage 12 eine Laufunruheauswer tung durchgeführt und kontrolliert ob eine Drehzahländerung aufgetreten ist. Ein Ja in der Abfrage 12, d. h. es wurde eine Dreh zahländerung n aufgrund einer Zündwinkelveränderung in Richtung früh bzw. spät ermittelt, führt zu einem Arbeitsschritt 13. Hier wird aufgrund der Drehzahländerung festgestellt, daß der Zündwinkel, der verändert wurde, im richtigen Takt des Verbrennungszyklusses bei einer ordnungsgemäßen Zündung stattgefunden hat. Somit kann eine Zuordnung der Zündung zum Zylinder 1 erfolgen und in einem Arbeits schritt 14 werden die eingeleiteten Sicherheitsmaßnahmen für einen Notlaufbetrieb M1, M2 und M3 wieder gelöscht. Ein Nein in der Ab frage 12, d. h. es konnte keine Drehzahländerung ermittelt werden, führt im Arbeitsschritt 15 dazu, daß vom Steuergerät erkannt wird, daß die ausgegebene Zündung mit der Zündwinkeländerung im Ladungs wechseltakt (Ausstoßtakt) erfolgte, so daß die Zündwinkeländerung ohne Folge für die Drehzahl bleiben mußte.

Nach der Synchronisation des Zylinders wird vom Steuergerät die darauffolgende Zündung um 360° Kurbelwellenwinkel versetzt im Ver dichtungstakt ausgegeben. In einem anschließenden Arbeitsschritt 16 werden die Sicherheitsmaßnahmen für einen Notlaufbetrieb gelöscht. Arbeitsschritt 14 und 16 führen in einem Arbeitsschritt 17, in wel chem erneut kontrolliert wird, ob das Phasensignal in Ordnung war. Beim Übergang vom Leerlauf LL in den Teillastbereich wird mit der entsprechenden Lücke als Zylinderzuordnung weitergerechnet, anson sten werden keine Zusatzmaßnahmen durchgeführt.

In der Fig. 3 soll ein zweites Ausführungsbeispiel zur Zylinderzu ordnung für den Leerlaufbetrieb einer Brennkraftmaschine bei fehlen dem oder fehlerhaftem Phasensignal erläutert werden. Der Anfang dieses Verfahrens ist identisch dem in Fig. 2 beschriebenen Ver fahren, so daß die Arbeitsschritte 5 bis 11 nicht nochmal näher erläutert werden sollen. Nach dem Verändern des Zündwinkels jeder zweiten Zündung pro Kurbelwellenumdrehung im Arbeitsschritt 11 wird in einem Arbeitsschritt 18 kontrolliert, ob die Zündwinkeländerung ein Gegensteuern des Luftvorsteuerwertes für die Leerlaufdrehzahl bewirkt hat. Ist dies nicht der Fall, also ein Nein auf die Abfrage 18, so wird in einem anschließenden Arbeitsschritt 19 die veränderte Zündung dem Ladungswechseltakt zugeordnet. Damit wird im Arbeits schritt 20 für die darauffolgende Zündung das Zündsignal um 360° zur vorher veränderten Zündung versetzt. Nach der Zuordnung der Zündung zum entsprechenden Takt des Verbrennungszyklus können im Arbeits schritt 21 die Sicherheitsmaßnahmen für einen Notlaufbetrieb ge löscht werden. Ein Ja auf die Abfrage 18, d. h. die Veränderung des Zündwinkels bewirkte eine Veränderung des Luftvorsteuerwertes, führ te zum Arbeitsschritt 22, in welchem die Zündung mit dem veränderten Zündwinkel als Zündung im Verdichtungstakt erkannt wird. Die ausge gebene Zündung war somit in Ordnung. Im Arbeitsschritt 23 können die Sicherheitsmaßnahmen M1, M2 und M3 gelöscht werden. Die Arbeits schritte 21 und 23 dieses Verfahrens sind mit einem Arbeitsschritt 24 verbunden.

Die Ansteuerung der Zündung oder der Einspritzung erfolgt nun sei tens des Steuergerätes mit der ermittelten Zylinderzuordnung bis zum nächsten Steuergerätereset. Danach beginnt das Verfahren von neuem, indem im Arbeitsschritt 24 an den Beginn des Verfahrens gesprungen wird.

Claims

1. Verfahren zur Zylindererkennung im quasistationären Zustand, vor zugsweise Leerlauf einer Brennkraftmaschine zur Steuerung sich zy klisch wiederholender Betriebsvorgänge, insbesondere Zünd- und/oder Einspritzvorgänge, wobei von einem der Kurbelwellenwinkel zugeord neter Sensor Signale zur Erfassung des Kurbelwellenwinkels und einer auf der Kurbelwelle angebrachten Bezugsmarke zur Verarbeitung erfaßt werden, wobei ein Zündwinkel für mindestens einen Zylinder für eine vorgebbare Anzahl von Zündzyklen in jeder zweiten Kurbelwellenum drehung in Richtung früh oder spät verändert wird und anschließend die Drehzahländerung die Zündung mit dem veränderten Zündwinkel dem Verdichtungstakt des Zylinders zugeordnet wird und die auf der Kurbelwelle angebrachte Bezugsmarke einem Bezugszylinder zugeordnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer Veränderung des Zündwinkels und einem Beibehalten des quasistatio nären Zustands der Brennkraftmaschine, die Zündung mit dem veränder ten Zündwinkel dem Ausstoßtakt des Zylinders zugeordnet wird.

3. Verfahren zur Zylindererkennung im quasistationären Zustand vor zugsweise Leerlauf einer Brennkraftmaschinen zur Steuerung sich zyklisch wiederholender Betriebsvorgänge, wobei von einem der Kur belwelle zugeordneten Sensor Signale zur Erfassung des Kurbelwellen winkels und einer auf der Kurbelwelle angebrachten Bezugsmarke zur Verarbeitung erfaßt werden, wobei ein Zündsignal ausgegeben wird und der Luftvorsteuerwert für den quasistationären Betrieb festlegt wird und wobei für eine vorgebbare Anzahl von Zündungen der Zündwinkel an mindestens einem Zylinder in Richtung früh oder spät verändert wird und anschließend der Luftvorsteuerwert überwacht wird und daß bei einer Änderung des Luftvorsteuerwertes die Zündung mit dem veränderten Zündwinkel dem Verdichtungstakt des Zylinders zuge ordnet wird und die auf der Kurbelwelle angebrachte Bezugsmarke einem Bezugszylinder zugeordnet wird.

4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß bis zur Zuordnung der Bezugsmarke zum Bezugszylinder Sicherheitsmaßnahmen, insbesondere eine Zündsignalsausgabe in jeder Kurbelwellenumdrehung, aktiviert werden.