EP3740664B1

EP3740664B1 - Verfahren zur bestimmung einer position einer verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: EP3740664B1
Application number: EP18811790.7A
Authority: EP
Inventors: Vijaya Kumar MADIVALA VEERABASAPPA; Jonathan Mueller; Wolfgang Fischer; Andre REICHE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-01-15
Filing date: 2018-11-29
Publication date: 2025-02-12
Anticipated expiration: 2038-11-29
Also published as: WO2019137688A1; DE102018200521A1; EP3740664A1; CN111601960B; CN111601960A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Position einer Verbrennungskraftmaschine und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium zum Durchführen des Verfahrens.

Stand der Technik

Für den Betrieb einer modernen Verbrennungskraftmaschine ist es notwendig, dem elektronischen Motorsteuergerät, das die Verbrennungskraftmaschine ansteuert, Informationen über die momentane Motordrehzahl zur Verfügung zu stellen. So ist es bekannt, die Drehgeschwindigkeit einer Kurbelwelle der Maschine bzw. des Motors über einen induktiv wirkenden Sensor oder Hall-Geber zu erfassen. Dieser registriert vorbeistreichende metallische Markierungen und bestimmt über die Zeitdifferenz zwischen zwei Markierungen die Rotationsgeschwindigkeit.
Bei einer herkömmlichen Verbrennungskraftmaschine, die nachstehend auch als Motor oder Maschine bezeichnet wird, werden Einspritzungen und Zündungen durch das Motorsteuergerät mithilfe einer Motorverwaltungssoftware gesteuert. Diese Software muss Kenntnis davon haben, in welcher Position bzw. in welcher Hubhöhe sich der Zylinder befindet, um Einspritzungen und Zündungen zu bewirken. Um dies zu erreichen, kann ein auf der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angebrachtes Geberrad, das eine Anzahl von Zähnen und eine Lücke am Umfang aufweist, verwendet werden. Ebenso kann in manchen Fällen ein Geberrad mit einigen Zähnen auf der Nockenwelle angebracht sein.
Es werden dann Sensoren an diesen Geberrädern angebracht, die, wenn die Maschine arbeitet und damit die Kurbelwelle sich dreht, elektrische Signale erzeugen. Diese Geberräder haben ein festes Verhältnis zu der mechanischen Position der Maschine.
In einem Arbeitszyklus bzw. Arbeitsspiel, bspw. bei einem Viertaktmotor mit einem Zylinder, rotiert die Kurbelwelle zweimal, die Nockenwelle lediglich einmal. So kann eine Lücke auf dem elektrischen Signal der Kurbelwelle zweimal beobachtet bzw. erfasst werden. Daher kann über die Lücke zwar die Kurbelwellenposition, nicht jedoch der Arbeitstakt bestimmt werden. So ergeben sich bspw. ein oberer Totpunkt am Ende eines Kompressionstakts und ein oberer Totpunkt am Ende des Ausblas- bzw. Ausstoßtakts, die nicht durch die Zahnlückeninformation unterschieden werden können.
Eine Software muss nunmehr die Lücke in dem Kurbelwellensignal mit einem Algorithmus erfassen und unterscheiden, ob dies die Lücke GAPO der ersten Umdrehung im Arbeitstakt oder die Lücke GAP1 in der zweiten Umdrehung im Arbeitstakt ist. Hierzu kann das Profil des Nockenwellensignals verwendet werden. Sobald die Software die Lücke bzw. den GAP identifiziert hat, wird die Software mit der Motorposition synchronisiert. Nunmehr kennt die Software die Position bzw. Hubhöhe des Zylinders und kann Einspritzungen und Zündungen zeitlich festlegen.
Bei Systemen, die über beide Sensoren verfügen, ist es ebenfalls möglich, Sicherungsmodi zu unterstützen. Wenn bspw. das Kurbelwellensignal fehlerhaft ist, ist es bei speziellen Kurbelwellengeberräder immer noch möglich, die Software mit der Motorposition zu synchronisieren. Allerdings ist ggf. die Genauigkeit der Information, die durch die Motorverwaltungssoftware bereitgestellt wird, nicht sehr hoch und daher ist das Drehmoment in einem solchen Modus, der als Kurbelwellen-Sicherungsmodus bezeichnet werden kann, begrenzt.
Entsprechend ist es, wenn ein Nockenwellensensorsignal fehlerhaft ist, immer noch möglich, den Motor mit dem Kurbelwellensignal alleine in einem Doppelzündungsmodus anzutreiben. Es ist ebenfalls möglich, die Lücke mit Software gesteuerten Verfahren, wie bspw. Testeinspritzungen, zu identifizieren, d. h. ob GAPO oder GAP1 vorliegt.
Im preisgünstigen Zweirad-Segment steht üblicherweise nur ein Kurbelwellensensorsignal zur Verfügung, auch, wenn der Motor mehr als einen Zylinder aufweist. Um die Software mit der Motorposition zu synchronisieren, werden Softwaretechniken verwendet. Eine der bekannten Techniken besteht darin, die Saugrohr-Drucksignal-Information in Kombination mit dem Kurbelwellensensorsignal zu verwenden, um die Motorposition zu erfassen.
Aus der Druckschrift DE 10 2014 206 182 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung einer Kurbelwellenposition einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem ein Drehzahlverlauf der Kurbelwelle über einer Zeit erfasst wird, wobei die Kurbelwellenposition durch Abgleich des Drehzahlverlaufs mit einem bekannten Drehzahlverlauf eines Arbeitsspiels der Brennkraftmaschine bestimmt wird. Der bekannte Drehzahlverlauf weist dabei einen für die Kurbelwellenposition charakteristischen Abschnitt auf. Eine weitere relevante Druckschrift ist die EP 1 507 077 A2 .

Offenbarung der Erfindung

Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Anordnung gemäß Anspruch 10 vorgestellt. Es werden weiterhin ein Computerprogramm nach Anspruch 11 und ein maschinenlesbares Speichermedium gemäß Anspruch 12 vorgestellt. Ausführungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.
Das vorgestellte Verfahren ermöglicht es, die Motorposition, d. h. die Position, in der sich ein oder mehrere Zylinder befinden, und damit den Arbeitstakt zu bestimmen. Man kann an dieser Stelle auch davon sprechen, dass das Verfahren dazu dient, die Kurbelwellenposition zu bestimmen. Daher ist es möglich festzustellen, in welchem Arbeitstakt der oder die Zylinder sich befinden und entsprechend durch Synchronisieren der Software Einspritzungen und Zündungen zeitlich festzulegen.
Dem beschriebenen Verfahren liegt somit zugrunde, ein Signal zu generieren bzw. zu erzeugen, das die Information des Motorgeschwindigkeitssignals verwendet, das von dem Motorsteuergerät empfangen wird. Dieses Motorgeschwindigkeit gibt typischerweise die Drehzahl des Motors an. Üblicherweise wird die Geschwindigkeitsinformation entweder durch das Kurbelwellensensorsignal oder durch das Signal des Generators, der bei einem Zweirad direkt an der Kurbelwelle angebracht ist, bereitgestellt.
Dieses erzeugte Signal hebt die signifikante Änderung in der Motorgeschwindigkeitsinformation bzw. Motordrehzahl im Bereich der Kompression des oberen Totpunkts (OT) der Hochdruckschleife hervor. Wird dieses Signalmuster verwendet, ist es einfach möglich, die Position eines Zylinders in einer Verbrennungskraftmaschine zu erfassen. Im Falle eines Einzylindermotors gibt es während eines Arbeitsspiels nur einmalig eine Drehzahländerung aufgrund Kompression und Dekompression in der Hochdruckschleife.
Wie bereits zuvor ausgeführt wurde, benötigt dieses Verfahren lediglich das Motorgeschwindigkeitssignal. Es sind keine weiteren Signale und Informationen erforderlich. Es kann insbesondere bei allen Zweiradsystemen mit einem einzelnen Zylinder, zwei Zylindern und auch bei Mehrzylindersystemen effektiv zur Erfassung der Motorposition eingesetzt werden.
Das vorgestellte Verfahren hat, zumindest in einigen der Ausführungen, folgende Vorteile:

eine Erfassung der Motorpositionsinformation ist in allen möglichen Betriebszuständen mit wenigen Informationen verlässlich möglich, wenn ein Starter die Maschine antreibt,
der vorgestellte Algorithmus kann verwendet werden, um die Phase bzw. den Arbeitstakt während eines Kickstarts zu erfassen,
das Generatorsignal, das die Maschinengeschwindigkeitsinformation bereitstellt, kann ebenfalls verwendet werden, um die Motorposition zu erfassen. Somit können Kosten für ein Geberrad, einen Sensor und Signalaufbereitungsschaltkreise eingespart werden,
der Algorithmus kann die Motorposition im Vergleich zu anderen Vorgehensweisen schneller erfassen, daher kann der Motorstart schneller durchgeführt werden,
es besteht kein Bedarf daran, die Maschine während des Starts im Doppelzündungsmodus zu betreiben, da der Arbeitstakt schneller erfasst werden kann,
die Lebensdauer der Zündkerze wird erhöht,
das Verfahren kann dazu verwendet werden, den Arbeitstakt während des Starts zu erfassen. Es ist ebenfalls möglich, das Verfahren bei einem erneuten Synchronisieren bei höherer Geschwindigkeit der Maschine einzusetzen. Daher ist der Anwendungsbereich des Verfahrens im Vergleich zu anderen Verfahren erweitert. Ein Einsatz zusätzlicher Verfahren ist nicht erforderlich, daher wird die Komplexität der Software reduziert,
eine Kalibrierung des Algorithmus ist im Vergleich zu anderen Arbeitstakt-Erfassungsverfahren ebenfalls schneller möglich.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt Verläufe eines Kurbelwellen- und Nockenwellensignals.
Figur 2 zeigt in einem Graphen das Geschwindigkeitsverhalten eines Motors beim Start mittels elektromechanischem Anlasser.
Figur 3 zeigt ein Verlauf eines Signals, das ein Verhältnis wiedergibt.
Figur 4 zeigt Abläufe des vorgestellten Verfahrens anhand einer Zustandsmaschine.
Figuren 5 bis 10 zeigen Verläufe eines Kurbelwellensignals.
Figur 11 zeigt in einem Graphen eine Drehzahl-Charakteristik eines Starts mit Kickstarter.

Ausführungsformen der Erfindung

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Figur 1 zeigt die Verläufe eines Kurbelwellensignals 10 und eines Nockenwellensignals 12. In dem Kurbelwellensignal sind obere Totpunkte (OT) markiert, nämlich OT2 20, OT1 22, OT3 24 und OT4 26.
Figur 2 zeigt den Verlauf eines Motorgeschwindigkeitssignals 50 bei einem Zweirad mit einem Zylinder während des Starts. Dabei ist an einer Abszisse 52 der Kurbelwellenwinkel [°CA] und an einer Ordinate 54 die Motorgeschwindigkeit [U/min] aufgetragen. Die Darstellung zeigt, dass die Motorgeschwindigkeit während des Kompressionstakts abfällt und sich während der Dekompressionsphase stark erhöht.
Es ist nunmehr vorgesehen, auf Grundlage des in Figur 2 gezeigten Signals, das eine Information zur Motorgeschwindigkeit trägt, ein spezielles Signal zu erzeugen, um von dieser Geschwindigkeitsinformation Gebrauch zu machen. Auf diese Weise kann die Wirkung einer Kompression und einer Dekompression auf das Motorgeschwindigkeitssignal besonders geeigneter Weise detektiert werden. Dieses spezielle Signal wird nachfolgend als erzeugtes Signal bezeichnet.
Figur 3 zeigt den Verlauf bzw. das Verhalten dieses erzeugten Signals 100. Dabei ist an einer Abszisse 102 die Zeit und an einer Ordinate 104 aufgetragen. Weiterhin ist in der Darstellung ein kalibrierter Schwellenwert 106 eingetragen. In dem gezeigten Verlauf ist ein besonderes Muster 108 erkennen, das sich in dem erzeugten Signal 100 wiederholt. Dieses Muster 108 erscheint einmal um eine Kompression im oberen Totpunkt der Hochdruckphase. Bei einem Zweiradsystem mit einem Zylinder ist genau ein solches Muster pro Arbeitsspiel bzw. Arbeitszyklus zu erkennen.
Dieses spezielle Muster 108 hat ein festes Verhältnis zu der mechanischen Motorposition. Somit kann die Software mit der Motorposition anhand des speziellen Musters synchronisiert werden, sobald dieses Muster 108 im Signal 100 identifiziert wurde.
Für den Fall, dass bei einer höheren Geschwindigkeit kein synchronisierter Betrieb gegeben ist, fällt, da keine Verbrennung erfolgt, die Motorgeschwindigkeit ab. Selbst bei einem solchen Szenario ist es möglich, ein derartiges Muster 108 bzw. Signalmuster aus dem Motorgeschwindigkeitssignal 100 zu erzeugen. Somit kann die Software auf einfache Weise wieder synchronisiert werden, so dass ein Motorstopp vermieden werden kann. Es ist insbesondere zu berücksichtigen, dass der Anwendungsbereich des Verfahrens im Vergleich zu anderen Vorgehensweisen, wie bspw. der Saugrohrdruckphasenerfassung, weiter ist.
Aus dem Geschwindigkeitssignal wird bspw. das gezeigte Signalmuster 100 konstruiert bzw. erzeugt, wie durch die nachstehende Gleichung ausgedrückt ist: $\sum_{i = a}^{b} t [i] / \sum_{j = c}^{d} t [j],$
wobei t[i], t[j] die Flankenzeit aus dem Maschinengeschwindigkeitssignal repräsentiert. Diese Flankenzeit auf dem Maschinengeschwindigkeitssignal kann zwischen zwei steigenden Signalflanken, zwischen zwei fallenden Signalflanken oder zwischen allen Signalflanken (steigend zu fallend oder umgekehrt) gemessen werden. Alternativ kann die Maschinengeschwindigkeit auch direkt anstelle der Flankenzeiten verwendet werden, um das Signalmuster zu erzeugen.
Die dargestellten Summen werden für zwei verschiedene Mengen von gemessenen Flankenzeiten berechnet. Um ein geeignetes Verhältnis der Zeiten t[i] oder t[j] zu erhalten, müssen diese nicht aufeinanderfolgend sein, können dies aber sein. Ebenfalls kann die Anzahl summierter Zeiten eins oder höher sein. In Abhängigkeit der ausgewählten Zeiten für Zähler und Nenner können verschiedene Verhältniseigenschaften erreicht werden. Ein Beispiel ist in Figur 3 dargestellt. Die Wahl der Mengen für Zähler und Nenner kann in einer Weise gewählt werden, dass das resultierende Verhältnis der Summen das spezielle Muster zur Synchronisierung der Motorposition deutlich hervorhebt und so besodners geeignet detektierbar macht.
Um diese Verläufe bzw. Kurven zu bewerten, kann die Amplitude des resultierenden Musters gegenüber einem kalibrierbaren Schwellenwert geprüft werden. Wenn die Amplitude größer als der kalibrierbare Schwellwert ist, oder kleiner, wenn der charakteristische Punkt ein Maximum beziehungsweise Minimum ist, bedeutet dies, dass die Software die Motorposition gefunden hat. Dieser Schwellenwert hängt von Umgebungsbedingungen ab, wie bspw. der Motortemperatur, der Motorgeschwindigkeit, der Höhe usw., und kann durch Kalibrierung oder während der Laufzeit einfach angepasst werden. Anstelle der Verwendung eines kalibrierbaren Schwellenwerts kann das Verhältnismuster durch verschiedene andere signalverarbeitende Techniken, wie bspw. eine Kreuzkorrelation, bewertet werden, um bestimmte charakteristische Punkte zu finden.
In Figur 4 ist eine Zustandsmaschine 130 dargestellt, die den Algorithmus zur Phasenerfassung bei jeder Kante des Geschwindigkeitssignals verdeutlicht. Die Darstellung zeigt unterschiedliche Zustände, nämlich:

Initialisieren der Arbeitstaktsuche 132
Arbeitstaktsuche deaktiviert 134
Arbeitstaktsuche erfolgreich 136
Arbeitstaktsuche aktiviert 138
Arbeitstaktsuche nicht erfolgreich 140

Pfeile geben Voraussetzungen für Zustandsübergänge an, nämlich:

Aktivierungsbedingungen sind erfüllt 150
Aktivierungsbedingungen sind nicht erfüllt 152
erneute Synchronisierung 154
erneute Synchronisierung 156
erneute Synchronisierung 158
Arbeitstaktsuche erfolgreich 160
Arbeitstaktsuche fehlgeschlagen 162

Zu beachten ist, dass andere Implementierungen möglich sind, um den beschriebenen Synchronisierungsalgorithmus auszuführen.
Neben einem Einzylindersystem kann das Verfahren verwendet werden, um die Motorposition in den folgenden Systemen zu erfassen:

Fall 1

Im Fall eines asymmetrisch angebrachten Zweizylindersystems mit Kurbelwellensensor:

ein solches Muster wird zwei Mal im Arbeitsspiel erfasst,
da die oberen Totpunkte asymmetrisch verteilt sind, unterscheidet sich die Position des Musters von der Lücke im Kurbelwellensensorsignal. Somit kann die Software leicht mit der mechanischen Motorposition synchronisiert werden, wobei die Spalt- bzw. Lückeninformation aus dem Kurbelwellensensor und das Muster in dem erzeugten Signal verwendet werden.

Ein Kurbelwellensignal 200 eines Motors mit asymmetrisch angebrachtem Zweizylindersystem mit Kurbelwellensensor ist in Figur 5 dargestellt. Weiterhin zeigt die Darstellung OT1 202 und OT2 204. Ein erster Pfeil 206 zeigt den Abstand zwischen Drehzahlsignal-Lücke und einem ersten OT an, ein zweiter Pfeil 208 zeigt den Abstand zwischen Drehzahlsignal-Lücke und einem zweiten OT an. Die unterschiedliche Länge der Pfeile verbildlicht die asymmetrische Positionierung der Zylinder bezogen auf die Kurbelwelle und das damit verbundene Drehzahlsignal.

Fall 2

Im Fall eines symmetrisch angebrachten Zweizylindersystems mit Kurbelwellensensor:

ein solches Muster wird zwei Mal im Arbeitsspiel erfasst,
da die oberen Totpunkte symmetrisch verteilt sind, muss ein weiteres Signal bewertet werden, um die beiden Lücken zu unterscheiden. Eine Möglichkeit besteht darin, zu Beginn eine Einspritzung in beide Zylinder vorzunehmen, aber lediglich eine Zündung in einen der Zylinder. Sobald der Verbrennungszylinder erfasst ist, ist die Synchronisierung abgeschlossen.

Ein Kurbelwellensignal 250 eines Motors mit symmetrisch angebrachtem Zweizylindersystems mit Kurbelwellensensor ist in Figur 6 dargestellt. Weiterhin zeigt die Darstellung OT1 252 und OT2 204. Ein erster Pfeil 206 zeigt den Abstand zwischen Drehzahlsignal-Lücke und einem ersten OT an, ein zweiter Pfeil 208 zeigt den Abstand zwischen Drehzahlsignal-Lücke und einem zweiten OT an. Die gleiche Länge der Pfeile verbildlicht den symmetrischen Abstand der Zylinder zueinander bezogen auf die Kurbelwelle und das damit verbundene Drehzahlsignal.

Fall 3

Im Falle eines asymmetrisch angebrachten Zweizylindersystems ohne Kurbelwellensensor:

es ist kein Kurbelwellensensorsignal mit Lücke verfügbar. Es ist jedoch die Motorgeschwindigkeitssignalinformation über das Generatorsignal verfügbar,
das Signal wird unter Verwendung des Motorgeschwindigkeitssignals, d. h. des Generatorsignals, erzeugt,
ein Muster wird zwei Mal im Arbeitsspiel in dem erzeugten Signal erfasst,
da die oberen Totpunkte asymmetrisch verteilt sind, ist der Abstand zwischen Mustern verschieden. Diese Abstandsinformation kann verwendet werden, um die mechanische Motorposition zu erfassen.

Ein Kurbelwellensignal 300 eines Motors mit asymmetrisch angebrachtem Zweizylindersystems ohne Kurbelwellensensor ist in Figur 7 dargestellt. Weiterhin zeigt die Darstellung OT1 302 und OT2 304.

Fall 4

Im Fall eines symmetrisch angebrachten Zweizylindersystems ohne Kurbelwellensensor:

es ist kein Kurbelwellensensorsignal mit Lücke verfügbar. Es ist jedoch eine Motorgeschwindigkeitssignalinformation über das Generatorsignal verfügbar.
das Signal wird unter Verwendung des Motorgeschwindigkeitssignals, d. h. des Generatorsignals, erzeugt,
ein Muster wird zwei Mal im Arbeitsspiel in dem erzeugten Signal erfasst,
da die oberen Torpunkte symmetrisch verteilt sind, muss ein weiteres Signal bewertet werden, um die beiden oberen Totpunkte zu unterscheiden. Eine Möglichkeit besteht darin, zu Beginn eine Einspritzung in den angenommenen Zylinder aber mit Doppelzündung vorzunehmen. Sobald der Verbrennungszylinder erfasst ist, ist die Synchronisierung abgschlossen.

Ein Kurbelwellensignal 350 eines Motors mit symmetrisch angebrachtem Zweizylindersystems ohne Kurbelwellensensor ist in Figur 8 dargestellt. Weiterhin zeigt die Darstellung OT1 352 und OT2 354.

Fall 5

Im Fall eines Dreizylindersystems mit Kurbelwellensensor:

ein solches Muster wird drei Mal im Arbeitsspiel erfasst,
unter Berücksichtigung der Lücke im Kurbelwellensignal kann die Position des oberen Totpunkts ein einzigartiges Muster aufweisen. Bei einer Umdrehung der Kurbelwelle können zwei obere Totpunkte beobachtet werden und in einer weiteren Umdrehung der Kurbelwelle kann nur ein oberer Totpunkt beobachtet werden,
da das Muster in den erzeugten Signalen im Bereich des oberen Totpunkts überwacht wird, ist es einfach möglich, in Kombination mit der Lückeninformation auf dem Kurbelwellensignal die mechanische Motorposition zu erfassen.

Ein Kurbelwellensignal 400 eines Motors mit Dreizylindersystem mit Kurbelwellensensor ist in Figur 9 dargestellt. Weiterhin zeigt die Darstellung OT1 402, OT2 404 und OT3 406.

Fall 6

Im Fall eines Dreizylindersystems ohne Kurbelwellensensor:

es ist kein Kurbelwelwellensignal mit Lücke verfügbar. Es ist jedoch das Motorgesschwindigkeitsignal über das Generatorsignal verfügbar,
ein solches Muster wird drei Mal im Arbeitsspiel erfasst,
da die oberen Totpunkte symmetrisch verteilt sind, muss ein weiteres Signal bewertet werden, um die drei oberen Totpunkte der jeweiligen Zylinder-Hochdruckphase zu unterscheiden. Eine Möglichkeit besteht darin, zu Beginn eine Einspritzung in einen Zylindervorzunehmen und anschließend in den folgenden beiden Umdrehungen der Kurbelwelle an der entsprechenden Position, bezogen auf die Lücke des Drehzahlsignals, eine Zündung vorzunehmen. Da nur für eine der beiden Zündungen eine erfolgreiche Verbrennung stattfinden kann, lässt sich der damit verbundene signifikante Drehzahlanstieg detektierten und so die zwei Umdrehungen des Arbeitsspiels unterscheiden. Sobald der aus der Verbrennung in diesem Zylinder resultierende Drehzahlanstieg erfasst ist, ist die Synchronisierung abgeschlossen.

Ein Kurbelwellensignal 450 eines Motors mit Dreizylindersystem mit Kurbelwellensensor ist in Figur 10 dargestellt. Weiterhin zeigt die Darstellung OT1 452, OT2 454 und OT3 456.

Fall 7

Zu berücksichtigen ist, dass während eines Kickstarts es ebenfalls möglich ist, das einzigartige Muster in dem erzeugten Signal zu beobachten, das basierend auf dem Motorgeschwindigkeitssignal erzeugt wurde.
Figur 11 zeigt das Verhalten des Motorgeschwindigkeitssignals 500 während eines Kickstarts für einen Einzylindermotor. dabei ist an einer Abszisse 502 der Kurbelwellenwinkel [°CA] und an einer Ordinate 504 die Motorgeschwindigkeit [U/min] aufgetragen.
Ein einzigartiges Muster kann um die Kompression im oberen Totpunkt während des Kickstarts bei einem Motor mit einem Zylinder ebenfalls erzeugt werden. Dieses Signalmuster kann verwendet werden, um die Motorposition auch während des Kickstarts zu erfassen. Es ist jedoch auch eine zusätzliche Intelligenz erforderlich, um das Muster in dem erzeugten Signal zu erfassen. Dies ist darin begründet, dass die Motorgeschwindigkeiten während des Kickstarts stark anwachsen. Dies hat einen Einfluss auf die Qualität des erzeugten Signals. Sobald jedoch die Motorgeschwindigkeiten damit anfangen abzufallen, nachdem ein Maximalwert erreicht wurde, muss es möglich sein, das Muster in dem erzeugten Signal leicht zu erfassen.
Es besteht daher ein Bedarf daran, einen Kickstart von einem Starter angetriebenen Start zu unterscheiden. Dies kann bspw. ebenfalls basierend auf dem Verlauf der Batteriespannung während des Starts erreicht werden. Der elektrische Starter benötigt einen signifikanten Energiebetrag von der Batterie. Dies führt zu einem messbaren Abfall der Batteriespannung. Im Vergleich dazu benötigt der Kickstart keine elektrische Energie.
Die vorgestellten Vorgehensweisen, um Systeme mit einem oder mehreren Zylindern zu synchronisieren, können ebenfalls bei Startvorgängen mit Kickstarter verwendet werden.
Je mehr Zylinder der Motor hat, desto geringer sind die Unterschiede zwischen der Geschwindigkeit während der Kompressionsphase und der Geschwindigkeit während der Dekompressionsphase. Daher kann das vorgestellte Verfahren bei einer beliebigen Anzahl an Zylindern verwendet werden, solange der Geschwindigkeitsunterschied ausreichend signifikant ist, Für mehr als drei Zylinder können die für weniger Zylinder vorgestellten Verfahren angepasst werden, um den Bedürfnissen der Anzahl an Zylindern zu genügen.

Claims

Verfahren zum Bestimmen einer Position einer Verbrennungskraftmaschine, die mindestens einen Zylinder umfasst, wobei ein Verlauf eines Geschwindigkeitssignals (50), das eine Geschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine repräsentiert, erfasst wird, wobei das Geschwindigkeitssignal ein Motorgeschwindigkeitssignal (50) ist und die Motorgeschwindigkeit während des Kompressionstakts abfällt und sich während der Dekompressionsphase stark erhöht, und auf Grundlage des Verlaufs des Motorgeschwindigkeitssignals (50) ein erzeugtes Signal (100) generiert wird, indem zumindest eine Summenbildung durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verlauf des erzeugten Signals (100) ein Signalmuster (108) erkannt wird, anhand dessen die Position bestimmt wird, und bei dem aus dem Geschwindigkeitssignal (50) durch $\sum_{i = a}^{b} t [i] / \sum_{j = c}^{d} t [j],$
das erzeugte Signal (100) generiert wird, wobei t[i], t[j] einzelne Zeitabstände zwischen Signalflanken aus dem Geschwindigkeitssignal (50) repräsentieren und bei dem für jede der Summen zumindest ein Zeitabstand oder mehrere Zeitabstände summiert werden, wobei die Summen zueinander verschiedene Mengen an Zeitabständen umfassen können.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als Geschwindigkeitssignal (50), das erfasst wird, ein Signal einer elektrischen Maschine, die mit der Kurbelwelle gekoppelt ist, verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Geschwindigkeitssignal (50), das erfasst wird, eine Drehzahl der Kurbelwelle repräsentiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem nach Bestimmen der Kurbelwellenposition unter Berücksichtigung dieser bestimmten Kurbelwellenposition eine Synchronisierung der Verbrennungskraftmaschine mit einer Ansteuersoftware durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Verlauf des erzeugten Signals (100) mit einem Verlauf eines Referenzsignals verglichen wird, um das Signalmuster (108) zu erkennen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Amplitude des Signalmusters (108) gegenüber einem kalibrierbaren Schwellenwert (106) geprüft wird.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Schwellenwert (106) in Abhängigkeit verschiedener Umgebungsbedingungen angepasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Signalmuster (108) einmal um eine Kompression im oberen Totpunkt der Hochdruckphase erscheint.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, das bei der Startart E-Starter, Kickstarter oder Anschieben verwendet wird.
Anordnung zum Bestimmen einer Position einer Verbrennungskraftmaschine, die eine Recheneinheit umfasst und zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 eingerichtet ist.
Computerprogramm mit Programmcodemitteln, das dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen, wenn das Computerprogramm auf einer Recheneinheit in einer Anordnung gemäß Anspruch 10, ausgeführt wird.
Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 11.