DE4229773C2 - Verfahren zur Zylindererkennung von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Zylindererkennung für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Es ist bereits aus der DE-OS 34 31 232 bekannt, zur Erkennung des jeweiligen Arbeitstaktes des Motors bzw. seiner Zylinder während eines Verbrennungszyklusses, d. h. also während der vier Takte, zwei Geberräder vorzusehen, wovon sich eines mit der Kurbelwellengeschwindigkeit dreht und das zweite sich mit der Geschwindigkeit der Nockenwelle, also mit halber Kurbelwellengeschwindigkeit dreht. Durch eine Synchronisation dieser Signale läßt sich festlegen, ob sich der Motor bzw. ein bestimmer Zylinder in den ersten beiden Takten, also in der ersten Kurbelwellenumdrehung eines Verbrennungszyklusses oder im dritten und vierten Takt eines Verbrennungszyklusses also in der zweiten Kurbelwellenumdrehung befindet (Zylindererkennung). Hierbei ist jedoch insbesondere bei Ausfall des Sensors zur Erfassung der Nockenwellenumdrehung keine Synchronisation mit der Zündung/Einspritzung und damit keine Zylinder-Erkennung des Motors möglich. Dadurch ist dann ein ordnungsgemäßer Betrieb d. h. die Kraftstoffeinspritzung und Ausgabe der Zündung nicht gewährleistet.

Aus der DE-OS 40 05 123 ist ein Verfahren bekannt, das ebenfalls zur Synchronisation von Zündung und Zylinderbewegung zwei Geberräder-Signale benutzt. Bei Ausfall des Kurbelwellensensors wird eine Zylindererkennung mit dem Phasensignal und einem Kennungssignal ermöglicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß auch ohne Phasen­ signal eine Zylindererkennung durch Zündungsausblendung möglich ist. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß insbesondere zylinderindivi­ duelle Regelungen, wie eine zylinderselektive Einspritzung oder eine zylinderselektive Klopfregelung auch bei Phasensensorfehler fortge­ führt werden können.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß üb­ liche Sicherheitsmaßnahmen für einen Notlauf bei fehlendem oder fehlerhaftem Phasensignal nur kurzzeitig oder gar nicht eingeleitet werden müssen. So kann beispielsweise eine Doppelzündung, d. h. ein Zündsignal bei jedem Erreichen des oberen Totpunktes unterbleiben. Somit werden Zündungen im Ausstoßtakt und die damit verbundene Gefahr der Saugrohrbeschädigung verhindert.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 den Zusammenhang zwischen Nockenwellen- und Kurbel­ wellensignal anhand von Signalverläufen und Fig. 2 ein Struktogramm zur Durchführung des Verfahrens.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

In Fig. 1 sind als erster und zweiter Signalverlauf die Signale vom Nockenwellengeber NW und vom Kurbelwellengeber KW, wie sie von einem Steuergerät unter normalen Betriebsbedinungen erfaßt werden, abhän­ gig von der Kurbelwellendrehung dargestellt. Als dritter Signalver­ lauf ist in der Fig. 1 das an einen ersten Zylinder Z1 vom Steuergerät ausgegebene Zündsignal 1 dargestellt. Alle drei Signal­ verläufe NW, KW und das Zündsignal 1 sind über den Kurbelwellenwin­ kel dargestellt, wobei insbesondere der Bereich von 0° Grad Kurbel­ wellenwinkel bis 720° Kurbelwellenwinkel näher erläutert werden soll. Bekanntermaßen dreht sich die Kurbelwelle einer Brennkraft­ maschine während eines Verbrennungszyklusses zweimal um ihre eigene Achse. Dabei bewegt sie sich demzufolge zweimal in Richtung oberer Totpunkt und zwar einmal im Verdichtungshub und zum anderen im Aus­ stoßtakt. Nun ist es für eine ordnungsgemäße Verbrennung wesentlich, daß die Zündung, also der Zündimpuls an der Zündkerze im Verdich­ tungstakt und nicht im Ausstoßtakt erfolgt, da sonst eine Gefahr für das Saugrohr besteht. Man spricht bei einer Verbrennung die in das Saugrohr hineinschlägt von einem Saugrohrpatscher. Die Kurbelwelle ist mit einem Geberrad verbunden, das üblicherweise aus 60 Zähnen besteht, wobei beispielsweise zwei Zähne fehlen (60-2), um eine vollständige Kurbelwellenumdrehung zu erkennen. Synchron mit der Kurbelwelle, jedoch mit halber Geschwindigkeit dreht sich die Nockenwelle einer Brennkraftmaschine. Hieraus ergibt sich im Normalfall eine gute Möglichkeit eine Synchronisation zwischen Nockenwellensignal NW und Kurbelwellensignal KW vorzunehmen, um den Zündimpuls im richtigen Takt des Verbrennungszyklusses auszulösen. Beim Erkennen des gleichzeitigen Vorliegens der Lücke auf dem Nockenwellen-Geberrad und dem Kurbelwellen-Geberrad kann der Arbeitstakt der Brennkraftmaschine am Zylinder 1 identifiziert werden und ein entsprechender Zündimpuls an den nächsten Zylinder gegen Ende des Verdichtungstaktes ausgegeben werden.

Fig. 2 zeigt in einem Struktogramm das erfindungsgemäße Verfahren beim Ausfall des Nockenwellensignals, was auch als Phasensignal be­ zeichnet wird, für eine Zylindererkennung. Hierbei wird von einem Steuergerät in einem Arbeitsschritt 5 zunächst das Nockenwellen- Signal NW, also das Phasensignal, erfaßt. In einer anschließenden Abfrage 6 wird kontrolliert, ob dieses Signal in Ordnung war.

Hierbei führen beispielsweise fehlerhafte Sensoren zu fehlerhaften oder fehlenden Phasensignalen. War das Signal in Ordnung, so führt der Ja-Ausgang der Abfrage 6 an einen Arbeitsschritt 7, woraufhin das Zündsignal vom Steuergerät auf Basis der Synchronisation und damit der Zylindererkennung zum vorgegebenen Zündzeitpunkt ausge­ geben wird. Ein Nein auf die Abfrage 6 führt zu einem Arbeitsschritt 8. Im Arbeitsschritt 8 werden Sicherheitsmaßnahmen M1, M2 und M3 für einen Notlaufbetrieb eingeleitet. Diese umfassen beispielsweise die Gemischanfettung (M1), die Ausgabe von Doppelzündungen (M2), d. h. es wird in jeder Kurbelwellenumdrehung zu einem fest vorgegebenen Zünd­ winkel gezündet. Die Ausgabe von fest vorgegebenen Sicherheits­ zündwinkeln (M3) soll gleichzeitig sicherstellen, daß kein Klopfen auftritt, weil eine Klopfregelung mit mehreren Klopfsensoren ohne Phasensignal keine Zuordnung des Verbrennungsgeräusches zum Zylinder 1 durchführen kann, und damit auch nicht gezielt auf die Verbrennung in diesem Zylinder 1 einwirken kann. Diese Maßnahmen wirken sich aber unter Umständen negativ auf das Fahrverhalten aus. Anschließend wird in einem Arbeitsschritt 9 ein Zündimpuls nur alle 720°, also jede zweite Kurbelwellenumdrehung ausgelöst. Zwar weiß man zu diesem Zeitpunkt nicht, in welchem Takt des Verbrennungszyklusses der Zylinder 1 sich gerade befindet, jedoch nimmt man diese kurzzeitige Beeinträchtigung in Kauf. In einem anschließenden Arbeitsschritt 10 wird die Brennkraftmaschine in bezug auf den Verbrennungsverlauf überwacht. Hierfür werden beispielsweise bereits vorhandene Mittel der Aussetzererkennung wie eine Laufunruheauswertung, eine Erfassung und Auswertung der in die Primärwicklung tranformierten Brennspan­ nung oder eine Auswertung des Brennraumdrucks genutzt, um die Reak­ tion auf den Zündimpuls auszuwerten. Die Auswertung der Brennspan­ nung wird durch eine Funkendauer- und/oder Brennspannungsver­ laufs-Auswertung beispielsweise durch Vergleich mit vorgegebenen Referenzwerten durchgeführt. In einem Arbeitsschritt 11 wird nun untersucht, ob im Arbeitsschritt 10 ein Verbrennungsaussetzer detektiert werden konnte. Ist dies nicht der Fall, so führt der Nein-Ausgang der Abfrage 11 an einen Arbeitsschritt 12. Die Auswer­ tung der Verbrennungsüberwachung ergab somit, daß die ausgelöste Zündung zu einer ordnungsgemäßen Verbrennung geführt hat. Es wird also festgestellt, daß die Zündung in Ordnung und demzufolge auch im richtigen Takt für das Verbrennungszyklus stattgefunden hat. Darauf­ hin können in einen anschließenden Arbeitsschritt 13 die eingeleite­ ten Sicherheitsmaßnahmen für einen Notlaufbetrieb abgeschaltet wer­ den. Ein Ja auf die Abfrage 11, d. h. bei der Aussetzererkennung konnte ein Zünd- bzw. Verbrennungsaussetzer erkannt werden, führt zu dem Arbeitsschritt 14. Im Arbeitsschritt 14 wird trotz ausgegebenen Zündsignals im Arbeitsschritt 9 erkannt, daß keine ordnungsgemäße Verbrennung erfolgte. Somit wurde das Zündsignal im Ausstoßtakt des Zylinders ausgegeben. Daraufhin kann vom Steuergerät auch ohne Syn­ chronisation durch das Phasensignal der Nockenwelle die Zündung um 360°, also eine Kurbelwellenumdrehung versetzt für den darauffolgen­ den Verbrennungszyklus ausgegeben werden. Mit dieser Zuordnung der Kurbelwellenstellung zur Nockenwelle kann die Zündausgabe bis zum nächsten Reset oder Neustart weitergerechnet werden. Im anschließen­ den Arbeitsschritt 15 werden die eingeleiteten Sicherheitsmaßnahmen für einen Notlaufbetrieb gelöscht. Die Ausgänge der Arbeitsschritte 13 und 15 führen zu einem Arbeitsschritt 16, welcher für die darauf­ folgenden Verbrennungszyklen ebenfalls wieder eine Kontrolle des Phasensignals im Arbeitsschritt 5 und den anschließenden Verfahrens­ ablauf einleitet.

Mit diesem Verfahren ist sichergestellt, daß auch ohne Phasensensor eine Synchronisation des Kurbelwellensignals zum entsprechenden Zylinder und damit ein Zündimpuls im richtigen Takt des Verbren­ nungszyklusses ausgelöst wird.

Claims (4)

1. Verfahren zur Zylindererkennung für Brennkraftmaschinen mit einem Steuergerät zur Steuerung von sich zyklisch wiederholenden Betriebs­ vorgängen von Brennkraftmaschinen, insbesondere Zünd- und/oder Ein­ spritzvorgängen, wobei je Kurbelwellenumdrehung ein Signal eines an der Kurbelwelle angebrachten Sensors und je Nockenwellenumdrehung ein Phasensignal eines an der Nockenwelle angebrachten Sensors er­ faßt und eine Zylindererkennung durchgeführt wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei fehlendem oder fehlerhaftem Phasensignal (NW) vom Steuergerät in mindestens einem Zylinder nur für jede zweite Kurbel­ wellenumdrehung mit einem Zündsignal (1) ein Zündimpuls ausgelöst wird, daß an sich bekannte Mittel zur Zündaussetzererkennung das Ergebnis des ausgelösten Zündimpulses erfassen und daß bei Erkennen eines Zündaussetzers der ausgelöste Zündimpuls im Ausstoßtakt er­ folgte, und daß danach mit den darauffolgenden Zündsignalen für diesen Zylinder ein um 360° Kurbelwellenwinkel versetzter in der nachfolgenden Kurbelwellenumdrehung liegender Zündimpuls ausgelöst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Auf­ treten eines fehlenden oder fehlerhaften Phasensignals (NW) Sicher­ heitsmaßnahmen (M1, M2, M3) für einen Notlaufbetrieb eingeleitet werden, die nach der Zylindererkennung und damit der Synchronisation des Kurbelwellensignals (KW) zurückgenommen weden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aus­ setzererkennung durch eine Laufunruheerkennung und/oder eine Primär­ spannungsüberwachung und/oder eine Brennraumdrucksignalüberwachung durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß anhand der Primärspannungsüberwachung eine Funkendauer- und/oder Brennspannungsverlauf-Auswertung durchgeführt wird.