DE4125677A1

DE4125677A1 - Notlauffaehige steuervorrichtung an einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4125677A1
Application number: DE19914125677
Authority: DE
Inventors: Henning Rasche; Andreas Schiele
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1991-08-02
Filing date: 1991-08-02
Publication date: 1993-02-04

Description

Die Erfindung betrifft eine notlauffähige Steuervorrichtung an einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des An spruchs 1.

Moderne Brennkraftmaschinen werden mit elektronischen Steuer vorrichtungen betrieben, die insbesondere den Zündzeitpunkt und die Einspritzung in Abhängigkeit der Last und 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 Viertaktverbrennungsprozeß 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) bzw. 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, entsprechend einem zugeordneten Blenden ausschnitt 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 (Low-Phase) und eines Referenzsignals wird dieses Referenz signal zum Start des Zählvorgangs für die Kurbelwellensignale (z. B. 270 Inkrementsignale) verwendet, wodurch eine eindeu tige Zuordnung im 4-Takt-Zyklus bei genauer, hochauflösender Winkelmessung an der Kurbelwelle gegeben ist.

Das Nockenwellensignal wird nicht unmittelbar zur Winkel messung verwendet, sondern nur, um eine qualitative Aussage über die Stellung im 4-Takt-Zyklus zu treffen. Dadurch ist auch eine gewisse Toleranzbreite des Nockenwellensignals mög lich. Mit dieser Toleranzbreite werden Fertigungs-, Montage- und Antriebstoleranzen zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle berücksichtigt, wobei sichergestellt ist, daß ein Referenzsig nal bei Berücksichtigung aller möglichen Toleranzen immer in der Toleranzbreite (Low-Phase) eines zugeordneten Nockenwel lensignals auftritt und damit die Gleichzeitigkeit beider Sig nale feststellbar ist. Somit wird jeweils ein Referenzsignal in einer Hälfte der Nockenwellendrehung selektiert (Low-Phase des Nockenwellensignals) und das nächste, wiederkehrende Refe renzsignal in der anderen Hälfte der Nockenwellendrehung (High-Phase des Nockenwellensignals) unterdrückt.

Wie eingangs erläutert, kann die Motorsteuerung nur geeignete Stellwerte abgeben, wenn ihr die aktuelle Stellung der einzel nen Kolben in den Zylindern eingegeben wird. Es ist daher er sichtlich, daß beim Ausfall der Kurbelwellensignale, der Refe renzsignale oder der Nockenwellensignale bzw. der entsprechen den Sensoren die Motorsteuerung erheblich beeinträchtigt sein kann. Anzustreben ist ein Notlaufverhalten, mit dem beim Aus fall eines dieser Signale das Fahrzeug zumindest bis zur Repa ratur, ggfs. mit vermindertem Leistungsangebot, weitergefah ren werden kann.

Bei den heutigen Systemen führt jedoch der Ausfall eines die ser Signale dazu, daß die Brennkraftmaschine nicht mehr ge startet werden kann. Ein Weiterlauf einer einmal gestarteten Brennkraftmaschine ist bei Ausfall der Kurbelwellensignale bzw. Inkrementsignale ebenfalls nicht möglich. Beim Ausfall der Referenzsignale kann eine einmal gestartete Brennkraft maschine bei voller Funktion weiterlaufen, solange kein Fehl signal die Synchronisation sprengt. Nach einer solchen Stö rung oder nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine ist die se bei einem neuen Startversuch nicht mehr betriebsfähig und das Fahrzeug wird zu einem Liegenbleiber.

Ähnlich ist die Situation beim Ausfall des Nockenwellensig nals, wobei die volle Funktion bei einem Weiterlauf ebenfalls bis zu einem Fehlsignal oder dem Abschalten der Brennkraftma schine erhalten bleibt. Nach einer Störung oder bei einem ver suchten Wiederstart ist die Brennkraftmaschine nicht betriebs fähig und das Fahrzeug wird auch hier zu einem Liegenbleiber.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Steuerein richtung so weiterzubilden, daß die Notlaufeigenschaften ver bessert werden.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des An spruchs 1 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 ist das Nockenwellensignal, insbesondere ein mit der Nockenwelle verbundenes Blendenteil durch entsprechen de Aussparungen so ausgelegt, daß nacheinander weitere Impul se (Low-Phasen) in der Anzahl und jeweils einem Zylinder zuge ordnet zur Verfügung gestellt werden, wobei wenigstens ein Im puls eine zu den anderen Impulsen unterschiedliche Impulsbrei te aufweist.

In der vorliegenden Anmeldung sind die den Zylindern zugeord neten Impulse als Low-Phasen mit dazwischenliegenden High-Pha sen beansprucht und beschrieben. Es versteht sich, daß durch Vertauschen der Low- und High-Phasen dieselbe Funktion er reichbar ist, so daß die entsprechende Umkehr auch von den An sprüchen umfaßt sein soll.

Mit einer solchen Anordnung ist vorteilhaft eine wesentliche Verbesserung des Notlaufverhaltens zu erreichen. Es können dazu Teile und Systeme mit ggfs. geringer Modifizierung aus herkömmlichen Ausführungen verwendet werden, so daß die ver besserten Notlaufeigenschaften mit praktisch keinen oder nur geringen Mehrkosten realisierbar sind.

Maßnahmen zur Herstellung einer Notlauffunktion beim Ausfall der Kurbelwellensignale bzw. der Inkrementsignale sind in Anspruch 2 beansprucht. Dabei erfolgt die Zylindererkennung aus einem Vergleich jeweils eines Differenzsignals, ob dieses während einer Low- oder einer High-Phase des Nockenwellensig nals auftritt. Bei einem 6-Zylindermotor kann dadurch, ähn lich wie im Stand der Technik, der Zylinder I und/oder der Zylinder VI erkannt werden.

Weiter wird ein monotones, mit Low- und High-Phasen den ein zelnen Zylindern zugeordnetes Nockenwellensignal aus den ein zelnen Impulsen nachgebildet, beispielsweise mit fallender Flanke bei 62° KW vor OT und mit steigender Flanke 5° KW vor OT, bezogen auf den jeweils zugeordneten Zylinder. Die Steue rung, insbesondere von Zündung und Einspritzung, wird dann als Zeitsystem auf der Basis des momentanen Nockenwellensig nals durchgeführt.

Damit sind im Notlauf sowohl ein Start als auch ein Weiter lauf der Brennkraftmaschine möglich. Weiter sind je nach Aus legung der Steuerung eine sequentielle, zylinderselektive Ein spritzung, eine zylinderselektive Klopfregelung, eine rotie rende oder ruhende Hochspannungsverteilung mit Doppelspulen oder Einzelspulen, in der Notlauffunktion durchführbar.

Nach Anspruch 3 ist es vorteilhaft, das Nockenwellensignal bzw. die Impulse so auszulegen, daß die steigenden Flanken in einem solchen Kurbelwellen-Winkelbereich liegen, daß diese Flanken direkt als Start- und Notzündwinkel verwendbar sind. Geeignet sind hierfür steigende Flanken im Bereich 0° bis 10° vor OT. Damit können als Signal-Kopie unmittelbar diese Flan ken ohne weitere elektronische Verarbeitung zur Steuerung herangezogen werden.

Die gleichen, steigenden Flanken des Nockenwellensignals kön nen zudem zum Einstellen und Justieren des Phasengebers bzw. Nockenwellensignal-Sensors verwendet werden. Dazu wird die Motorsteuerung während des Motorlaufs zu einem Start- oder Notzündwinkelmodus gebracht und dann das Nockenwellensignal solange verschoben, bis auf einem angeschlossenen Zündwinkel meßgerät der vorgegebene Soll-Start-/Notzündwinkel (z. B. 5° KW vor OT) abgelesen werden kann.

Mit Anspruch 4 sind die Merkmale und Maßnahmen für eine Not lauffunktion beim Ausfall des Referenzsignals beansprucht. Die Zylindererkennung erfolgt hier durch Auszählen der Inkre mentsignale während der einzelnen Impulse (Low-Phasen) des Nockenwellensignals. Da wenigstens eine Impulsbreite eines Impulses unterschiedlich zu den anderen Impulsbreiten ist, kann über die entsprechend unterschiedliche Anzahl der Inkre mentsignale der dieser Impulsbreite zugeordnete Zylinder er kannt werden.

Weiter werden die High- oder Low-Flanken der Impulse des Nockenwellensignals als Triggermarken verwendet und für die Berechnung der Steuerdaten, insbesondere für die Zündung und Einspritzung, die auftretenden Inkrementsignale ab diesen Triggermarken gezählt. Beispielsweise können diese High- oder Low-Flanken des Nockenwellensignals bei 85° KW bzw. 5° KW für Zylinder I und bei 40° KW bzw. 5° KW für Zylinder VI liegen.

Mit diesen Maßnahmen sind bei Ausfall des Referenzsignals ein Start und ein Weiterlauf der Brennkraftmaschine sicherge stellt. In der Notlauffunktion bleibt je nach Auslegung der Steuereinrichtung eine sequentielle, zylinderselektive Ein spritzung, eine zylinderselektive Klopfregelung, eine rotie rende oder ruhende Hochspannungsverteilung mit Doppelspulen oder Einzelspulen funktionsfähig.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 5 ist ein Notlauf auch bei Ausfall des Nockenwellensignals sichergestellt. Damit werden die Bezugsmarkensignale für die Steuerung herangezogen. Da aber die Nockenwellensignale fehlen, ist eine Unterscheidung der Zylinder wegen der Doppeldeutigkeit der Kolbenstellung im 4-Takt-Zyklus nicht mehr möglich. Bei Brennkraftmaschinen mit geradzahliger Zylinderzahl sind jedoch paarweise Zylindergrup pen erkennbar. Zum Beispiel sind bei einer 6-Zylinder-Brenn kraftmaschine die Gruppen Zylinder I + VI, Zylinder II + IV und Zylinder III + V erkennbar, die jeweils bei der ersten und zweiten Kurbelwellenumdrehung zusammengehören. Für den Notlaufbetrieb muß eine sequentielle Einspritzung in gruppen weise, teilselektive oder parallele Einspritzung umgestellt werden. Bei Verwendung von mehreren Klopfsensoren muß die Zün dung ggfs. mit späteren Zündzeitpunkten gefahren werden, um Klopfschäden zu vermeiden, da die Klopfsensoren den zugehöri gen Zylindern nicht mehr zugeordnet werden können.

Damit sind für Brennkraftmaschinen mit gerader Zylinderzahl auch hier der Start und der Weiterlauf der Brennkraftmaschine im Notlaufbetrieb gewährleistet. Mit den vorstehenden Ein schränkungen hinsichtlich sequentieller, zylinderselektiver Einspritzung und der Klopfregelung ist eine rotierende Hoch spannungsversorgung oder ruhende Hochspannungsversorgung mit Doppelspulen weiter funktionsfähig; eine ruhende Hochspan nungsversorgung mit Einzelspulen jedoch nicht mehr, da die Zylinder nicht geeignet unterschieden werden können.

Bei Brennkraftmaschinen mit ungerader Zylinderzahl, beispiels weise bei einer 5-Zylinder-Brennkraftmaschine, ist eine grup penweise Zusammenfassung von Zylindern in der vorstehend ge schilderten Weise nicht möglich, so daß zwar ein Weiterlauf der Brennkraftmaschine beim Ausfall der Nockenwellensignale sichergestellt ist, nach einer Störung oder nach einem Stopp der Brennkraftmaschine ein erneuter Start jedoch nicht mög lich ist.

Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung mit weiteren Einzel heiten, Merkmalen und Vorteilen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 ein Diagramm in ° KW für die Kurbelwellensignale bzw. Inkrementsignale, die Referenzsignale und die Nocken wellensignale für eine 6-Zylinder-Brennkraftmaschine,

Fig. 2 ein Diagramm entsprechend Fig. 1, das die Notlauffunk tion bei Ausfall der Kurbelwellensignale bzw. der In krementsignale darstellt,

Fig. 3 ein Diagramm entsprechend Fig. 1, das die Notlauffunk tion bei Ausfall des Referenzsignals darstellt,

Fig. 4 ein Diagramm entsprechend Fig. 1, das die Notlauffunk tion bei Ausfall des Nockenwellensignals darstellt,

Fig. 5 ein Diagramm entsprechend Fig. 1, das zwei modifizier te Nockenwellensignale als Anpassung an eine 4-Zylin der-Brennkraftmaschine bzw. 8-Zylinder-Brennkraftma schine enthält und

Fig. 6 ein Diagramm entsprechend Fig. 1, das ein modifizier tes Nockenwellensignal als Anpassung an eine 5-Zylin der-Brennkraftmaschine enthält.

Im Diagramm der Fig. 1 sind oben in ° KW die Länge für eine Nockenwellenumdrehung (1 NW) entsprechend einem 4-Takt-Zyklus und von zwei Kurbelwellenumdrehungen (1 KW = 360° KW) einge zeichnet.

Darunter sind an den Dreieckspitzen die Lagen der oberen Tot punkte (OT) für eine 6-Zylinder-Brennkraftmaschine darge stellt mit den Bezeichnungen der Zylinder in römischen Zah len.

Darunter sind die vom Zahnkranz einer Schwungscheibe abgelei teten Kurbelwellensignale (KW-Signale) bzw. Inkrementsignale dargestellt, die von 135 Zähnen pro Kurbelwellenumdrehung bzw. 270 Zähnen pro Nockenwellenumdrehung abgeleitet sind.

Unter den Kurbelwellensignalen sind die Referenzsignale darge stellt, die im vorliegenden Beispiel jeweils 62° KW vor OT des ersten bzw. sechsten Zylinders liegen. Die Referenzsig nale werden bei jeder Kurbelwellenumdrehung über einen Stift an der Schwungscheibe erzeugt.

Unterhalb der Referenzsignale ist der Verlauf des Nockenwel lensignals (NW-Signal) nach dem Stand der Technik eingezeich net. Das Nockenwellensignal enthält einen Impuls als Low- Phase in einer Toleranzbreite von 20° KW und verläuft sonst als High-Phase. Die Zuordnung zwischen Referenzsignalen und Nockenwellensignalen ist dabei so getroffen, daß das Referenz signal 62° KW vor OT des ersten Zylinders selektiert wird und das dem sechsten Zylinder zugeordnete Nockenwellensignal (liegt in einer High-Phase des Nockenwellensignals) unter drückt wird.

In der untersten Linie ist das erfindungsgemäße Nockenwellen signal dargestellt, das, ähnlich wie im Stand der Technik, eine Low-Phase (I) aufweist, die dem ersten Zylinder zugeord net ist und eine High-Phase (VI), die dem sechsten Zylinder zugeordnet ist. Ähnlich wie im Stand der Technik kann somit auch hier (im Normalbetrieb) durch die Berücksichtigung von Low-Phasen und High-Phasen eine Unterscheidung zwischen dem ersten und sechsten Zylinder getroffen werden. Die Berücksich tigung von Herstellungs-, Zuordnungs- und Justierungstoleran zen wird durch die entsprechenden Fensterbreiten des Low-Sig nals (I) und High-Signals (VI) berücksichtigt.

Erfindungsgemäß ist aber gegenüber dem Nockenwellensignal nach dem Stand der Technik die dortige, lange High-Phase wei ter strukturiert mit dazwischenliegenden Impulsen als Low- Phasen. Im Ausführungsbeispiel liegt die Low-Flanke der Low- Phase (I) bei 850 KW vor OT (I) und die High-Flanke bei 5° KW vor OT (I). Die dem vierten Zylinder zugeordnete Low-Phase (IV) beginnt mit seiner Low-Flanke 62° KW vor OT (IV) und endet mit seiner High-Flanke 5° KW vor OT (IV). In der glei chen Weise liegen auch die Low-Phasen für die Zylinder III, II und V im Bereich 62° KW bis 5° KW vor OT. Die dem Zylinder VI zugeordnete Low-Phase (VI) ist schmäler und liegt mit seiner Low-Flanke bei 40° KW vor OT (VI) und mit seiner High- Flanke bei 5° KW vor OT (VI). Dem Ausführungsbeispiel liegt eine Zündfolge I, IV, III, VI, II und V zugrunde.

Beim normalen Betrieb, wenn die Kurbelwellensignale, die Refe renzsignale und das Nockenwellensignal ohne Störung zur Verfü gung stehen, ergibt sich kein Unterschied zur Funktion nach dem Stand der Technik, da auch mit dem erfindungsgemäßen Nockenwellensignal lediglich die Unterscheidung zwischen den Referenzsignalen I und den Referenzsignalen VI getroffen wird. Die unterschiedlichen Längen der Low-Phasen können je doch auch schon im Normalbetrieb für eine Verkürzung der Zeit für die Entsynchronisation nach dem Start von derzeit maximal 1 Nockenwellen-Drehung auf maximal 1/2 Nockenwellen-Drehung = 1 Kurbelwellenumdrehung reduziert werden. Dies kann durch Zäh lung der Kurbelwellensignale in den unterschiedlich langen Low-Phasen, die den Zylindern I und VI zugeordnet sind, er reicht werden:

Eine sichere Erkennung für Zylinder I ergibt sich durch das Auftreten eines Referenzsignals in der Low-Phase (I), wobei diese Low-Phase (I) gleichzeitig größer als (im vorliegenden Beispiel) 51 nachfolgende Kurbelwellensignale ist.

Eine sichere Erkennung ist auch für Zylinder VI möglich. Hier liegt das zugeordnete Referenzsignal in einer High-Phase, wobei gleichzeitig die nachfolgende Low-Phase (VI) kleiner als z. B. 31 Kurbelwellensignale bzw. auftretende Inkrement signale ist.

Dadurch kann die Motorsteuerung sicher an jedem Referenzsig nal gestartet werden, was die maximale Synchronisationszeit halbiert.

In Fig. 2 ist die Notlauffunktion beim Ausfall der Kurbelwel lensignale (Ausfall strichliert angedeutet) dargestellt.

Die Erkennung der Zylinder I oder VI erfolgt in der vorbe schriebenen Art aus dem Vergleich, ob das Referenzsignal wäh rend einer Low-Phase oder High-Phase auftritt.

Das Nockenwellensignal wird in einem angeschlossenen Schaltge rät ausgewertet und in ein "monotones Nockenwellensignal" um gesetzt, wie dies im Diagramm dargestellt ist. Die Umsetzung erfolgt dergestalt, daß alle Low-Phasen gleich lang gemacht werden (im Beispiel sind dabei lediglich die unterschiedlich langen Low-Phasen für die Zylinder 1 und VI anzupassen). Die Low-Flanken liegen dabei jeweils 62° KW vor OT und die High- Flanken 5° KW vor OT. Dieses monotone Nockenwellensignal bzw. die Flanken der Low-Signale werden zur Steuerung von Zündung, Einspritzung, etc. als reines Zeitsystem auf der Basis des momentanen Nockenwellensignals herangezogen. Im Notlauf er gibt sich somit lediglich eine weniger gute Auflösung der Messung für die Kurbelwellenstellung; ansonsten sind die ande ren Steuerfunktionen alle erhalten.

In Fig. 3 ist die Notlauffunktion beim Ausfall des Referenz signals dargestellt.

Die Erkennung des Zylinders I oder des Zylinders VI erfolgt durch Auszählen der in den zugeordneten, unterschiedlich lan gen Low-Phasen liegenden Kurbelwellensignale, wobei die Low-Phase (I) einer Länge von 80° KW und die Low-Phase (VI) einer Länge von 35° KW entspricht. Die dazwischenliegenden Low-Pha sen entsprechen einer Länge von 57° KW. Umgerechnet auf 135 Kurbelwellensignale bzw. Inkrementsignale pro Kurbelwellenum drehung sind 80° KW = 6° Inkremente; 57° KW = 42 Inkremente und 350 KW = 26 Inkremente. Bei Berücksichtigung der mögli chen Toleranzlagen der (fehlenden) Referenzsignale innerhalb der Nockenwellensignal-Phasen ergibt sich eine sichere Aus sage für die Erkennung des Zylinders I, wenn die Anzahl der Inkremente größer gleich 51 ist und für Zylinder VI, wenn die Anzahl der Inkretmente kleiner gleich 31 ist, wie in Fig. 3 dargestellt. Im vorliegenden Beispiel wird jeweils die High- Flanke der Low-Phase (I) als Triggermarke für die Auslösung der Steuerung bzw. für die Berechnung für die Zündzeitpunkte, etc. verwendet, wobei jeweils ab dieser Triggermarke die auf tretenden Kurbelwellensignale gezählt werden. Diese Kurbelwel lensignale bzw. Inkrementsignale sind von den 135 Zähnen je Kurbelwellenumdrehung abgeleitet, so daß ein Inkrement 1,33° KW entspricht.

In Fig. 4 ist die Notlauffunktion beim Ausfall des Nockenwel lensignals dargestellt. Dabei sind nur noch der Zylinder I und VI zu erkennen; eine Unterscheidung ist nicht möglich. Die Auslösung für die Steuerung erfolgt jeweils direkt durch das Referenzsignal bzw. der zweiten Flanke des Referenzsig nals bei 60° KW vor OT (I oder VI). Von dieser Flanke weg wer den dann die auftretenden KW-Signale gezählt.

Für den Notlaufbetrieb wird die Steuerung für die Zündung und/oder Einspritzung für Zylinderpaare vorgenommen, wobei entsprechend der Zündfolge die Zylindergruppen I + VI, II + IV und III + V zusammengenommen werden.

Bisher wurde die Erfindung anhand einer 6-Zylinder-Brennkraft maschine erläutert. In Fig. 5 ist die Übertragung bzw. Anpas sung der Erfindung auf eine 4-Zylinder-Brennkraftmaschine und eine 8-Zylinder-Brennkraftmaschine dargestellt.

Im mittleren Bereich der Fig. 5 sind die OT-Lagen für eine 4- Zylinder-Brennkraftmaschine gezeigt, die jeweils 180° KW aus einanderliegen. Entsprechend der Anzahl von Zylindern sind hierbei vier Low-Phasen des Nockenwellensignals erforderlich.

Die Low-Phase (I) liegt auch hier im Bereich von 85° KW bis 5° KW vor OT (I). Die Low-Phasen für die Zylinder II und IV liegen in den Bereich 62° KW bis 5° KW vor OT (II bzw. IV) und die Low-Phase (III) liegt im Bereich von 40° KW bis 5° KW vor OT (III). Mit dieser Ausbildung des Nockenwellensignals ist ein Notlauf für eine 4-Zylinder-Brennkraftmaschine ent sprechend dem ausführlich erläutertem Beispiel für eine 6- Zylinder-Brennkraftmaschine möglich.

Im unteren Bereich der Fig. 5 sind die OT-Lagen für eine 8- Zylinder-Brennkraftmaschine und eine angepaßte, erfindungsge mäße Ausbildung des Nockenwellensignals dargestellt, wobei entsprechend den 8 Zylindern 8 Low-Phasen erforderlich sind.

Im unteren Bereich der Fig. 6 ist eine geeignete Modifikation des Nockenwellensignals für eine 5-Zylinder-Brennkraftmaschi ne dargestellt. Die OT-Lagen für die einzelnen Zylinder sind dabei um 144° KW versetzt. Die Low-Phase (I) liegt im Bereich 85° KW bis 10° KW vor OT (I). Die übrigen Low-Phasen liegen in den Bereich 62° KW bis 10° KW vor OT.

Zusammenfassend wird festgestellt, daß mit der Erfindung eine Steuervorrichtung zur Verfügung gestellt wird, mit der auch beim Ausfall eines der Kurbelwellensignale, Referenzsignale oder Nockenwellensignale ein Betrieb der Brennkraftmaschine in einer Notlauffunktion möglich ist, wobei bei den meisten Ausführungen von Brennkraftmaschinen sowohl ein Weiterlauf als auch ein erneuter Start der Brennkraftmaschine gewährlei stet ist.

Claims

1. Notlauffähige Steuervorrichtung an einer Brennkraftmaschi ne,
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 an einem Kreisumfang ver teilten Zählmarkierungen, insbesondere einen Anlasserzahn kranz mit den Zähnen als Zählmarkierungen, aufweist und ein erster Sensor beim Vorbeigang der Zählmarkierungen zu geordnete Kurbelwellensignale als Inkrementsignale abgibt und
die weiter eine Referenzmarkierung, insbesondere einen Stift auf der Schwungscheibe, bei 62° KW vor OT von Zylin der I, aufweist und ein zweiter Sensor beim Vorbeigang der Referenzmarkierung entsprechend einmal pro Kurbelwellenum drehung ein Referenzsignal abgibt,
mit einer Einrichtung zur Zylindererkennung bzw. für die Zuordnung der Stellung der Kurbelwelle und der damit ver bundenen Kolben im 4-Takt-Zyklus, die einen dritten Sensor als Phasengeber enthält, der beim Vorbeigang eines be stimmten Nockenwellenteils oder eines mit der Nockenwelle drehverbundenen Blendenteils ein Nockenwellensignal (NW- Signal) mit einem Impuls bestimmter Toleranzbreite (ca. 20° KW) als Low-Phase und im übrigen Verlauf als High-Pha se erzeugt, wobei die Zuordnung zwischen dem Referenzsignal sensor und dem Phasengeber so getroffen ist, daß jedes zweite Referenzsignal entsprechend der halben Drehzahl der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle innerhalb der Tole ranzbreite des Nockenwellensignals (NW-Signal) liegt, wo bei jeweils ein Referenzsignal in einer Hälfte der Nocken wellendrehung selektiert (Low-Phase des Nockenwellensig nals) und das nächste, wiederkehrende Referenzsignal in der anderen Hälfte der Nockenwellenumdrehung unterdrückt (High-Phase des Nockenwellensignals) wird, dadurch gekennzeichnet,
daß das Nockenwellensignal bzw. ein mit der Nockenwelle verbundenes Blendenteil durch entsprechende Aussparungen so ausgelegt ist, daß nacheinander weitere Impulse (Low- Phasen) in der Anzahl der Zylinder und jeweils der Reihe nach einem Zylinder zugeordnet zur Verfügung gestellt wer den, wobei wenigstens ein Impuls (Low-Phasen I und VI) eine zu den anderen Impulsen (Low-Phasen II bis V) unter schiedliche Impulsbreite aufweist.

2. Notlauffähige Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß beim Ausfall des Kurbelwellensignals bzw. der Inkre mentsignale der Notlauf dergestalt durchgeführt ist, daß die Zylindererkennung durch eine Auswertung eines Referenz signals erfolgt, ob dieses während einer Low-Phase oder einer High-Phase des Nockenwellensignals auftritt und
daß ein monotones, mit Low- und High-Phasen den einzelnen Zylindern zugeordnetes Nockenwellensignal aus den einzel nen Impulsen (Low-Phasen I bis VI), insbesondere mit fal lender Flanke 62° KW vor OT und mit steigender Flanke 5° KW vor OT, bezogen auf den jeweils zugeordneten Zylinder, nachgebildet wird und daß die Steuerung, insbesondere von Zündung und Einspritzung als Zeitsystem auf der Basis des momentanen Nockenwellensignals erfolgt.

3. Notlauffähige Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Nockenwellensignal bzw. die Impulse (Low-Phasen 1 bis VI) so ausgelegt sind, daß die steigenden Flanken (High-Flanken I bis VI) in einem solchen Kurbelwellen-Win kelbereich liegen (z. B. 0° bis 10° vor OT), daß diese Flan ken direkt (als Signalkopie) als Start- und Notzündwinkel verwendbar sind.

4. Notlauffähige Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß bei Ausfall des Referenzsignals der Notlauf dergestalt durchgeführt ist, daß die Zylindererkennung durch Auszäh len der Kurbelwellensignale bzw. Inkrementsignale während der einzelnen Impulse (Low-Phasen I bzw. VI) des Nockenwel lensignals erfolgt und damit wegen der unterschiedlichen Impulsbreite wenigstens eines Impulses der zugeordnete Zy linder erkennbar ist,
daß die High-Flanken oder Low-Flanken der Impulse (High- Flanken I) des Nockenwellensignals als Triggermarken ver wendet werden und
daß für die Berechnung der Steuerdaten, insbesondere für die Zündung und Einspritzung, die Kurbelwellensignale bzw. Inkrementsignale ab diesen Triggermarken gezählt werden.

5. Notlauffähige Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ausfall des Nockenwellensignals (NW-Signal) der Notlauf dergestalt durchgeführt ist, daß für Zündung und/ oder Einspritzung Zylindergruppen, insbesondere paarweise (I + VI; II + IV; III + V) angesteuert werden, wobei eine sequentielle Einspritzung in eine gruppenweise, teilselek tive oder parallele Einspritzung umgestellt wird.