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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiedererkennung oder Ortung
der Phase von Zylindern eines mehrzylindrigen Verbrennungsmotors
mit vier Takten, der mit einer für
jeden Zylinder einzeln gesteuerten Brennstoff-Zünd- oder -Einspritzanlage ausgestattet
ist und einen Messfühler
aufweist, häufig
als Winkelpositionsgeber des Motors bezeichnet, der in Bezug zum
Motor festliegt und den Durchgang gegenüber wenigstens einer festen
Bezugsposition auf einer drehenden Prallplatte erfasst, die drehbar mit
der Kurbelwelle des Motors verbunden ist, um dadurch ein Signal
vom Durchgang des Kolbens eines Bezugszylinders des Motors an einer
vorbestimmten Position zu liefern, zum Beispiel an einem Winkel
von ungefähr
100° vor
dem oberen Totpunkt (P. M. H.) dieses Kolbens.
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Um
die Funktionsweise eines Verbrennungsmotors mit einem Zyklus von
vier Takten zu optimieren, insbesondere, um eine sequenzielle Zündanlage und/oder
eine sequenzielle Mehrventil-Brennstoffeinspritzanlage eines solchen
Motors richtig zu steuern, ist bekannt, dass die Phase von Zylindern
des Motors geortet oder wiedererkannt werden muss, das heißt, dass
in jedem Augenblick im Verlauf eines Motorzyklusses erkannt werden
muss die Position jedes der verschiedenen Kolben des Motors sowie
die Phase oder die Takte des Motorzyklusses jedes der verschiedenen
Zylinder desselben und insbesondere der Durchgang der Kolben an
der Position des oberen Totpunktes am Beginn der Ansaugphase, damit der
Augenblick der Brennstoffeinspritzung genau bestimmt werden kann,
und deren Durchgang an der Position des oberen Totpunktes zu Beginn
der Verbrennung/Entspannungs-Phase, damit die Zündung (Zeitpunkt und Zündenergie)
für den
Fall, in welchem der Verbrennungsmotor ein Motor mit geregelter Zündung ist,
bestimmt werden kann.
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Deshalb
besteht die sequenzielle Einspritzung in einer elektronischen und
Mehrpunkt-Brennstoffeinspritzanlage, die wenigstens eine Einspritzdüse pro Zylinder
aufweist, um dosierte Mengen von Brennstoff stromaufwärts des
oder der zugehörigen Einlassventile
einzuspritzen, und in welcher die Einspritzdüsen periodisch und wenigstens
einmal pro Motorzyklus aktiviert werden, darin, die verschiedenen
Einspritzdüsen
nacheinander und in einer gegebenen Reihenfolge zu aktivieren, um
die dosierten Brennstoffmengen in den in Bezug auf die zugehörigen Ansaugphasen
günstigsten
Zuständen
in die Zylinder einzuspritzen. Ebenso erlaubt eine sequenzielle
Zündanlage,
nacheinander und in einer gegebenen Reihenfolge, die Zündung in
den verschiedenen Zylindern und in den besten Zuständen in
Bezug auf die zugehörigen
Verbrennung/Entspannungs-Phasen zu regeln, das heißt, in der
Praxis mit einem geeigneten Vorlauf zur Zündung, und zwar in Bezug zum
oberen Totpunkt am Anfang der zugehörigen Verbrennung/Entspannungs-Phase
und in Abhängigkeit
von den Betriebsbedingungen des Motors, ganz ohne gleichzeitig einen
unnötigen
und bisweilen störenden
Funken in einem anderen Zylinder auszulösen, der sich in einem Takt
des Motors befindet, der zum Erhalt einer Zündung nicht ausgelegt ist.
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Die
Zünd- und
Einspritzanlagen für
Brennstoff des sequenziellen Typs für einen Verbrennungsmotor umfassen
im Allgemeinen einen Rechner zur Motorsteuerung, der insbesondere
die Zündung
und die Einspritzung von Brennstoff unterstützt und der zu diesem Zweck
fortlaufend die Phase der Zylinder kennen muss, um ganz präzise dem
Ablauf des Motorzyklus in jedem derselben zu folgen, damit der Rechner
zur Motorsteuerung die von jeder Einspritzdüse gelieferte Brennstoffmenge
berechnen und regeln kann, das heißt, die Einspritzdauer, und
zwar ausgehend von einem bestimmten Zeitpunkt einerseits und andererseits,
damit der Rechner zur Motorsteuerung den Augenblick der Zündung berechnen kann
und diese durch die Regelung einer zugehörigen Zündspule auslösen kann.
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Es
ist bekannt, auf einer drehbaren Prallplatte, die mit der Kurbelwelle
oder mit dem Schwungrad des Motors drehfest verbunden ist und im
Allgemeinen durch einen Zahnkranz gebildet wird, dessen Zähne auf
dem Umfang des Kranzes verteilt sind, die Marken bilden zur Messung
der Drehgeschwindigkeit des Motors durch ein Vorbeilaufen an einem
Messfühler,
zum Beispiel mit variabler Reluktanz, der auf dem Motor befestigt
ist, wenigstens eine Positionsmarke anzuordnen, zum Beispiel gebildet
durch einen Zahn und/oder eine Lücke
mit unterschiedlicher Größe zu den
anderen, um so eine Singularität
in bezug auf die weiteren Zähne
und/oder Lücken
zu bilden, die regelmäßig verteilt
sind, derart, dass auf dem Zahnkranz Zonen eine Winkelposition markiert sind,
die einer bestimmten Phase auf dem Wege der Kolben entsprechen.
Beim Vorbeigehen vor dem festen Messfühler erzeugt die Positionsmarke
ein bei jedem Durchgang der Kolben des Motors in einer bekannten
festen Position unterscheidbares Signal, was dem Rechner zur Motorsteuerung
erlaubt, unter anderem die Zeitpunkte des Durchgangs an den oberen
Totpunkten der verschiedenen Kolben zu berechnen.
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Indessen
entspricht bei einem Verbrennungsmotor mit einem Zyklus von vier
Takten ein Motorzyklus zwei Umdrehungen der Kurbelwelle, derart, dass
der Kolben des Bezugszylinders im Verlauf jedes Motorzyklusses zweimal
durch den oberen Totpunkt hindurchgeht, aber im Verlauf zweier unterschiedlicher
Phasen des Motorzyklusses.
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Insbesondere
bei Motoren mit vier Zylindern in Reihe, die aufeinanderfolgend
von 1 bis 4 von einem Ende zum anderen des Motorblocks
bezeichnet werden, ist die Zündfolge
der Zylinder im Allgemeinen gegeben durch die Folge 1, 3, 4, 2 und
gehen die Kolben der Zylinder 1 und 4 gleichzeitig
am oberen Totpunkt vorbei, und abwechselnd, einer am Anfang einer
Ansaugphase und der andere am Anfang einer Verbrennung-Entspannung-Phase,
während
die Kolben der Zylinder 2 und 3 auch gleichzeitig
am oberen Totpunkt hindurchgehen, mit einer Verschiebung um eine
halbe Motorumdrehung in Bezug auf die Zylinder 1 und 4 und
wie diese jeweils am Anfang einer Ansaugphase und am Anfang einer
Verbrennung-Entspannung-Phase.
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Folglich
ist klar, dass es nicht möglich
ist, gleichzeitig Informationen über
die Winkelposition und die Phase unterschiedlicher Kolben eines
Motors mit vier Takten ausgehend von nur den Signalen zu erhalten,
die sich aus den Durchgängen
der Positionsmarken eines mit der Kurbelwelle angetriebenen Zahnkranzes gegenüber einem
festen Messfühler am
Motor ergeben, das heißt,
ausgehend von nur den Signalen, die durch einen Messfühler für die Winkelposition
des Motors geliefert werden, der gleichzeitig, sehr häufig, einen
Messfühler
der Drehgeschwindigkeit des Motors bildet.
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Um
eine sequenzielle Zündanlage
und/oder sequenzielle Einspritzanlage bequem zu regeln, ist bekannt,
komplementäre
Informationen in Bezug auf die Phase von Zylindern zu nutzen, die
durch einen zweiten Messfühler,
eventuell von der gleichen Bauart wie der erste, zum Beispiel mit
variabler Reluktanz und empfindlich auf einen Vorbeilauf gegenüber von
Markierungen, wie Zähnen,
geliefert werden, die von einer zweiten drehenden Prallplatte getragen werden,
wie einem Zahnkranz, der drehfest auf eine Geschwindigkeit angetrieben
wird, die die Hälfte
derjenigen der Kurbelwelle beträgt,
damit diese zweite Prallplatte eine vollständige Drehung pro Motorzyklus
ausführt.
Zu diesem Zweck ist bekannt, die zweite Prallplatte drehfest mit
der Welle des Zündverteilers oder
häufiger
mit der Nockenwelle oder mit ihrer Antriebsscheibe zu auszubilden.
Es ist insbesondere bekannt, dass die zweite drehende Prallplatte,
die durch die Nockenwelle angetrieben wird, eine einzige Positionsmarke
trägt,
die mit dem zweiten Messfühler
so zusammenwirkt, dass ein Signal mit zwei Logik-Niveaus geliefert
wird.
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So
sorgt die Kooperation des ersten Messfühlers mit der ersten drehenden
Prallplatte für
eine Information über
die Winkelposition des Kolbens eines Bezugszylinders, während die
Kooperation des zweiten Messfühlers
mit der zweiten Prallplatte für eine
Information der Phase dieses Bezugszylinders sorgt, weshalb die
Gesamtheit des zweiten Messfühlers
und der zweiten drehenden Prallplatte im Allgemeinen als Messfühler für die Motorphase
bezeichnet wird.
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Das
Vorhandensein aber von zwei Messfühlern und zwei drehenden Prallplatten
ist ein Faktor für die
Erhöhung
der Kosten und des Raumbedarfs und der Komplexität der Montage.
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Um
diese Nachteile zu beseitigen, schlägt die FR-A-2 692 623 ein Verfahren
zur Positionsfindung von Zylindern vor, welches den Messfühler für die Motorphase
einspart und diesen durch eine Analyse des Motormoments ersetzt,
um Fehler der Verbrennung zu erfassen, die sich aus einer Regelung der
Unterbrechung der Einspritzung des Brennstoffs in einem Bezugszylinder
beim Durchgang des Kolbens desselben am oben Totpunkt ergeben.
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Genauer
gesagt umfasst dieses Verfahren, um eine Signal zur Positionsfindung
von Zylindern zu erzeugen, die folgenden Schritte:
- – Unterbrechung
der Brennstoffeinspritzung für
einen Bezugszylinder für
den Motor an einem präzisen
Zeitpunkt und während
einer gegebenen Zeitspanne;
- – Beobachtung
des Auftretens eines Fehlers beim Bezugszylinder infolge der Nicht-Einspritzung
und des Zeitpunkts der Erfassung des Fehlers;
- – Berechnung
der Anzahl der oberen Totpunkte, die zwischen dem Zeitpunkt der
Unterbrechung der Einspritzung für
den Bezugszylinder und dem Zeitpunkt der Erfassung des Fehlers bei
der Verbrennung liegen, der sich aus dieser Unterbrechung ergibt,
und Identifikation durch Herleitung des Zeitpunktes des Durchgangs
am oberen Ansaug- oder Explosions-Totpunktes des Bezugszylinders;
und
- – Erstellung
des Positionssignals der Zylinder, wobei letzteres in Phase mit
dem Signal P. M. H. zum Zeitpunkt des Durchgangs durch den oberen
Ansaug- oder Explosions-Totpunkt des Bezugszylinders ausgelöst wird
und die Verbrennungsfolge in den Zylindern wieder startet.
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Dieses
Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass seine Umsetzung das Vorhandensein
nicht nur eines Messfühlers
für die
Winkelposition des Motors voraussetzt, um den Durchgang am oberen
Totpunkt des Kolbens eines Bezugszylinders zu bestimmen, sondern
auch ein Erfassungssystem für
die Fehler der Verbrennung, das so ausgelegt ist, dass ein Signal
geliefert wird, welches die Ortung der Fehler der Verbrennung erlaubt,
die in den verschiedenen Zylindern auftreten.
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Ein
weiterer Nachteil dieses Verfahrens ist, das es nur an einem Motor
eingesetzt werden kann, der mit einer einzeln pro Zylinder gesteuerten
Brennstoff-Einspritzanlage
ausgestattet ist, derart, dass es nicht verwendbar ist an einem
Motor, der zum Beispiel mit einer Brennstoff-Einspritzanlage in
Einpunkt-Bauart und einer Anlage mit sequenzieller Zündung ausgestattet
ist.
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Um
den Messfühler
für die
Phase einzusparen oder die fehlerhaften oder schwachen Signale der
Phase von einem solchen Messfühler
fern zu halten, wurde auch bereits jeweils durch EP-A- 0 640 762
und DE-A-42 42 419 ein Verfahren für die Wiedererkennung der Phase
von Zylindern eines mehrzylindrigen Verbrennungsmotors mit vier
Takten vorgeschlagen, welcher mit einer Zünd- und/oder für jeden Zylinder einzeln gesteuerten
Brennstoff-Einspritzanlage ausgestattet ist, und einen Messfühler aufweist,
um eine Signal zu liefern, welches es erlaubt, den Durchgang des
Kolbens eines Bezugszylinders des Motors in einer bestimmten Position
zu identifizieren, wobei das Verfahren wenigstens einen Zyklus von
Schritten umfasst, bestehend aus:
- – Steuern
an dem Bezugszylinder und an einem gegebenen Zeitpunkt, der verbunden
ist mit dem Durchgang des Kolbens des Bezugszylinders in der bestimmten
Position, einer Störgröße, derart, dass
eine Variation der Funktionsweise des Motors eingeleitet wird,
- – Überwachen
der Funktionsweise des Motors und Erfassen einer möglichen
Variation, die sich aus der Steuern der Störgröße am Bezugszylinder ergibt,
und Erfassen des Zeitpunktes des Auftretens der Variation des Motordrehmoments
oder des Nicht-Vorhandenseins einer Variation der Funktionsweise
des Motors,
- – Gegenüberstellen
des gegebenen Zeitpunkts der Steuerung der Störgröße und des erfassten Zeitpunkts
des Auftretens der Variation der Funktionsweise des Motors und des
Nicht-Vorhandenseins einer Variation der Funktionsweise des Motors,
um die Phase des Motorzyklusses, in welcher sich der Bezugszylinder
in der bestimmten Position befindet, herzuleiten, und
- – Wiedererkennen
der Phase aller Zylinder des Motors ausgehend von der Kenntnis der
Phase des Bezugszylinders.
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In
der EP-A-0 620 762 besteht die Störgröße in einem vollständigen Stoppen
der Einspritz- oder Zündsteuerung
für den
Bezugzylinder, und die Erfassung der möglichen Variation der sich
daraus ergebenden Funktionsweise des Motors besteht darin, einen
möglichen
Aussetzer der Verbrennung und den Zeitpunkt des Auftretens dieses
Aussetzers der Verbrennung zu erfassen.
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Um
einen Aussetzer der Verbrennung zu erfassen, lehrt die EP-A-0 640
762, die Variationen der Drehgeschwindigkeit des Motors zu beobachten,
die sich aus der Störgröße ergeben,
und die Beschleunigungsdurchgänge
des Kolbens des Bezugszylinders unter einer einzigen Beschleunigung
zu erfassen. Dieses Verfahren hat die Nachteile, dass das Vorhandensein
eines Erfassungsschaltkreises für
die Aussetzer der Verbrennung notwendig ist, wie FR-A-2 692 623
zeigt, und dass die Identifikation von Zylindern nur nach dem Durchgang
des Motors bei stabilisierter Drehzahl erlaubt wird und nicht nach
dem Anlassen des Motors.
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In
der DE-A-42 42 419 besteht die Störgröße in einer Modifikation des
Zündzeitpunktes
für den
Bezugszylinder gegenüber
einer normalen Funktionsweise, das heißt, in einer Vorverlegung oder
Rückverlegung
des Zündzeitpunktes,
wenn sich der Motor im Leerlauf befindet, und aus der Erfassung
einer möglichen
Variation der Funktionsweise des Motors, die darin besteht, mögliche Unregelmäßigkeiten
der Drehung des Motors und Variationen der Motordrehzahl oder auch
Variationen des Ausstoßes
von Aussaugluft des Motors im Lehrlauf bei einer quasi stabilisierten
Drehzahl zu erfassen. Dieses Verfahren hat die Nachteile, dass es
nicht anwendbar ist auf einen Dieselmotor und nur nach dem Übergang
des Motors auf eine quasi stabilisierte Drehzahl wirksam ist.
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Das
grundlegende Problem der Erfindung ist, die Nachteile der durch
EP-A-0 640 762 und FR-A-2 692 623 bekannten Verfahren zu vermeiden und
ein weiteres Verfahren zur Wiedererkennung der Phase der Zylinder
vorzuschlagen, wie dasjenige, das durch DE-A-42-42 419 bekannt ist
und an einem Motor durchgeführt
werden kann, der mit einem Messfühler
für Winkelposition
ausgestattet ist, ohne einen Messfühler für die Phase noch eines Systems zur
Erfassung der Verbrennungsaussetzer, wobei der Motor eine einzeln
gesteuerte Einspritzanlage für Brennstoff
und/oder eine einzeln gesteuerte Zündanlage pro Zylinder haben
kann. Auf diese Weise kann das Verfahren zur Wiedererkennung der
Phase von Zylindern gemäß der Erfindung
durchgeführt
werden mit einer sequenziellen Zündung
und einer beliebigen Einspritzung, zum Beispiel Einzelpunkt, Multipunkt, "full-group" (das heißt, durch
gleichzeitige Einspritzung in allen Zylindern) oder semisequenziell, symmetrisch
oder semisequenziell asymmetrisch oder sequenziell gephast oder
auch sequenziell nicht in Phase, oder durch sequenzielle Multipunkteinspritzung
und beliebige Zündung,
zum Beispiel statisch oder doppelt statisch (das heißt, unter
Erzeugung von Funken in zwei Zylindern gleichzeitig bei jeder Halbumdrehung
des Motors).
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Zu
diesem Zweck ist das Verfahren der Erfindung des oben angegebenen
Typs, und insbesondere bekannt durch DE-A-42 42 419, dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuerung der Störgröße darin
besteht, eine Modifikation der Einspritzdauer im Vergleich zu einer
normalen Funktionsweise anders als durch eine vollständige Unterbrechung
der Einspritzsteuerung zu steuern, und dadurch, dass die Erfassung
der sich daraus ergebenden möglichen
Variation der Funktionsweise des Motors darin besteht, eine mögliche Variation
des Motordrehmoments und des Zeitpunktes des Auftretens der Variation
des Motordrehmoments zu erfassen.
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Wenn
der Motor mit einer Zündanlage
ausgestattet ist, die einzeln pro Zylinder gesteuert wird, werden
die Zylinder mit gleichem oberen Totpunkt seit dem Zeitpunkt des
Anlassens des Motors oder seit der Erfassung eines geeigneten Ereignisses
zum Verlieren der Erkennung der Phase von Zylindern und bis zur
Wiedererkennung der Phase der Zylinder simultan gesteuert.
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Ferner
ist es vorteilhaft, dass das Verfahren der Erfindung darin besteht,
das Motormoment zu beobachten und seine Variationen durch Beobachtung und
aus der Erfassung von Variationen eines Signals, das für den Wert
des durch jede Verbrennung in jedem der Zylinder des Motors erzeugten
Gasmoments repräsentativ
ist, zu erfassen.
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Vorzugsweise
wird in diesem Fall das Verfahren an einem Motor durchgeführt, bei
welchem eine drehbare Prallscheibe ein Zahnkranz ist, der mit dem
Schwungrad oder mit der Kurbelwelle des Motors fest verbunden ist
und dessen an seinem Umfang verteilten Zähne Ablesemarken bilden, für welche
eine Positionsmarke, die auf dem Kranz eine singuläre Stelle
bildet, ein Bezugsindex der Ablesemarken pro Umdrehung des Schwungrades
oder der Kurbelwelle bildet, wobei der in Bezug zum Motor fest liegende
Messfühler
eine Messfühler
für das
Vorbeilaufen der Marken ist, der in der Nähe des Zahnkranzes angebracht
ist, derart, dass es in vorteilhafter Weise möglich ist, wie dies durch FR-A-2
681 425 bekannt ist, ein für
das Gasmoment repräsentatives
Signal ausgehend von den Zeitspannen, den Geschwindigkeiten und
den Variationen der Geschwindigkeiten des Vorbeilaufens der Marken
an den Messfühler
zu liefern, und zwar aufgrund des in dem vorgenannten Patent beschriebenen
logischen Messfühlers
für das
Drehmoment.
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Um
die Bestimmung der Phase des Bezugszylinders zu erleichtern, besteht
das Verfahren in vorteilhafter Weise darin, dem durch die Störgröße gegebenen
Zeitpunkt dem erfassten Zeitpunkt des Auftretens der Variation des
Motordrehmoments oder Nicht-Vorhandenseins einer Variation des Motordrehmoments
gegenüber
zu stellen, indem der Zahl der Durchgänge durch den oberen Totpunkt
des Kolbens des Bezugszylinders zwischen den zwei Zeitpunkten oder
ausgehend von dem gegebenen Zeitpunkt berechnet wird und indem diese
mit wenigstens einer vorbestimmten Zahl, die einer bestimmten Phase des Bezugszylinders
dem Motorzyklus entspricht, beim Durchgang des entsprechenden Kolbens
in dieser bestimmten Position verglichen wird.
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Das
Verfahren der Erfindung kann darin bestehen, wenigstens einen Zyklus
dieser Schritte der Wiedererkennung der Phase gleich nach dem Anlassen
des Motors nach wenigstens dem ersten Durchgang des Kolbens des
Bezugszylinders in der bestimmten Position ausgeführt wird
oder im Gegensatz dazu, wenigstens einen Zyklus der Schritte zur Wiedererkennung
der Phase nur nach einer vorbestimmten Gesamtzahl von Motorzyklen
ausgeführt wird,
die ausgehend vom ersten Durchgang des Kolbens des Bezugszylinders
in der vorbestimmten Position gezählt wird, wobei das Verfahren
ferner darin besteht, im Wesentlichen periodisch wenigstens einen
Zyklus der Schritte zur Wiedererkennung der Phase zu wiederholen,
um die Erkennung der Phase der Zylinder zu bestätigen oder zu korrigieren.
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Weitere
Vorteile und Kennzeichen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung,
die unten beispielhaft an Ausführungsbeispielen
gegeben wird, die mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben
sind, in welchen:
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1 eine
schematische Ansicht eines Motors mit sequenzieller Zündung ist,
mit seinem Messfühler
für die
Winkelposition,
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2 eine
schematische Ansicht in seitlicher Hervorhebung des Winkel-Messfühlers des
Motors in 1 ist,
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3a, 3b, 3c, 3d übereinander
angeordnete Chronogramme sind, die jeweils das Signal des Messfühlers der 1 und 2 wiedergeben,
und zwar die Signale des Durchgangs am oberen Totpunkt verschiedener
Kolbens des Motors und zwei mögliche
Erfassungen von einer Variation des Motorsmoments nach einer Multifikation
der Zündung
an einem der Zylinder des Motors, und
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4, 5 und 6a bis 6d jeweils
den 1, 2 und 3a bis 3d entsprechen, und zwar für einen
Motor mit sequenzieller Einspritzung, wobei die 6c und 6d zwei mögliche Erfassungen einer Variation
des Motormoments nach einer Störung
der Einspritzung für
einen der Zylinder des Motors repräsentiert.
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In 1 ist
ein Motor mit gesteuerter Zündung
mit vier Takten und vier Zylindern in Reihe schematisch als M dargestellt.
Die Zündung
in den Zylindern des Motors M wird mit Hilfe von vier Zündspulen 1, 2, 3 und 4 sicher
gestellt, die jeweils mit einem Zylinder (nicht dargestellt) der
gleichen Ordnung des Motors M korrespondieren. Die Zündspulen 1, 2, 3 und 4 werden
sequenziell mit elektrischem Strom versorgt, um die Zündung durch
eine elektronische Steuereinheit des Motors 6 sicher zu
stellen, welche insbesondere auch die Einspritzung des Brennstoffes
in die Zylinder des Motors M steuert. In bekannter Weise erfüllt diese
Motor-Steuereinheit 6 insbesondere
die Funktion eines Rechners und umfasst eine Mehrzahl von Arbeitsspeichern,
eine Mehrzahl von Festspeichern sowie wenigstens eine Behandlungseinheit,
die in Form eines Mikroprozessors oder Mikroreglers ausgebildet
ist. Die Motor-Steuereinheit 6 umfasst auch verschiedene
Eingangs- und Ausgangs-Schnittstellen,
um jeweils Eingangssignale von den verschiedenen Messfühlern für Funktionsparameter
des Motors zu erhalten, um die Betriebsabläufe auszuführen, und um Ausgangssignale
insbesondere an die Brennstoff-Einspritzdüsen (nicht dargestellt) und
die Zündspulen 1, 2, 3 und 4 zu
liefern.
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In
herkömmlicher
Weise ergibt sich eine Zündfolge
der Zylinder in der folgenden Reihenfolge: 1, 3, 4, 2.
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Die
Eingangssignale der Motor-Steuereinheit 6 umfassen Impulse,
die durch einen Messfühler 7 mit
variabler Reluktanz geliefert werden, der am Block des Motors M
befestigt ist und gegenüber
und nahe eines Zahnkranzes 8 angebracht ist, welcher drehfest
mit dem Schwungrad des Motors verbunden ist. An seinem Umfang weist
der Kranz 8 gleich verteilte Zähne 9 auf, die eine
Indexmarke von Zähnen 9 bilden
und eine Winkelpositionsmarke des Motors, die, wenn sie vor dem
Messfühler 7 vorbei
läuft,
bewirkt, dass letzterer ein Signal an die Einheit 6 liefert, welches
den simultanen Durchgang der Kolben der Zylinder 1 und 4 am
oberen Totpunkt anzeigt. In bekannter Weise spricht der Messfühler 7 auch
auf den Vorbeilauf der Zähne 9 und 10 an,
um Impulse zu liefern, die der Frequenz des Durchgangs der Zähne proportional
sind, derart, dass die Einheit 6 ein Signal der Drehgeschwindigkeit
des Motors erstellen kann. Ferner, und wie es nachfolgend erläutert wird,
kann die Einheit 6 auch ein Signal erstellen, das dem Gasmoment
repräsentativ
ist, das durch jede Verbrennung in jedem der Zylinder des Motors
M ausgehend von den vom Messfühler 7 erhaltenen
Impulsen erzeugt wird.
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Die
Zündung
in den Zylindern, die simultan durch den oberen Totpunkt hindurch
laufen, wird seit dem Zeitpunkt des Anlassens des Motors oder seit der
Erfassung eines geeignetes Ereignisses, das die Erkennung der Phase
der Zylinder möglich
macht, bis zur Wiedererkennung dieser Phase aufgrund des gegenwärtig beschriebenen
Verfahrens, simultan gesteuert.
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Das
Verfahren zur Wiedererkennung oder Ortung der Phase der Zylinder
besteht darin, wenigstens einen Zyklus der folgenden Schritte zu
bewirken. Wie in 3a dargestellt ist,
steuert die Einheit 6 beim Erhalt durch die Motor-Steuereinheit 6 des
Impulses 11, der durch den Messfühler 7 geliefert wird und
dem Durchgang am oberen Totpunkt der Kolben der Zylinder 1 und 4 entspricht,
die Spulen 1 und 4 simultan, um eine Zündung in
den Zylindern 1 und 4 zum Zeitpunkt des Signals
des oberen Totpunktes 12 in 3b mit
einer Zündstörung an
der Spule 1 in Bezug zu einer normalen Zündung zu
provozieren. Diese Zündstörung an
der Spule 1 (nicht gemäß der Erfindung)
kann darin bestehen, den Zündzeitpunkt
zu modifizieren, das heißt,
durch die Motor-Steuereinheit 6 in Abhängigkeit von Funktionszuständen des Motors
gegenüber
einer normalen Zündung
zeitlich nach vorne oder nach hinten zu verschieben, oder kann auch
darin bestehen, die Zündenergie
in Bezug auf diejenige zu modifizieren, die normalerweise durch
die Einheit 6 definiert wird. Die 3c repräsentiert
ein Signal 13, das durch die Einheit 6 erstellt wird
und einer erfassten Variation des Motordrehmoments entspricht, die
sich weniger als zwei obere Totpunkte nach dem Zeitpunkt der Modifikation
der Zündung 12 an
der Spule 1 ergibt, und zwar in Folge der Steuerung dieser
Zündstörung, was
erlaubt, daraus abzuleiten, dass die Variation des Momentes in dem Zylinder 1 erzeugt
worden ist, und somit, dass der Kolben des Zylinders 1 an
dem Zeitpunkt, an welchem die Einheit 6 die Zündstörung für diesen
Zylinder gesteuert hat am Anfang einer Entspannungs-Verbrennungsphase
am oberen Totpunkt war. Das Signal 13, das die Variation
des Motordrehmoments infolge der Zündstörung an der Spule 1 eines der
zwei Zylinder, deren Kolben zum Zeitpunkt der Störung am oberen Totpunkt sind,
erkennen lässt,
ist ein Signal, das durch die Einheit 6 ausgehend von der
Beobachtung und der Erfassung der Variationen des Gasmoments erstellt
wird. Zu diesem Zweck umfasst die Einheit 6 die Vorrichtung
zum Messen des Drehmoments eines Verbrennungsmotors, die in dem
französischen
Patent FR 2 681 425 beschrieben ist und das in diesem Patent beschriebene
Verfahren durchführt.
Diese bekannte Vorrichtung und dieses bekannte Verfahren erlauben,
ein für
das Gasmoment repräsentatives
Signal zu erstellen, ausgehend von Zeitspannen, Geschwindigkeiten
und Variationen der Geschwindigkeiten beim Vorbeigang der Zähne 9 des
Zahnkranzes 8 gegenüber
dem Messfühler 7.
Für genauere
Einzelheiten wird Bezug genommen auf das französische Patent FR 2 681 425, und
es sei daran erinnert, dass für
das Verfahren gemäß der Erfindung
der Motor zum Erzeugen eines repräsentativen Wertes für das mittlere
Gasmoment Cg, das durch jede Verbrennung des Gasgemisches in den
Zylindern eines Verbrennungsmotors erzeugt wird, von der Bauweise
ist, die aufweist:
- – Ablesemarken (die Zähne 9),
die auf einem Zahnkranz 8 angeordnet sind, der fest mit
dem Schwungrad oder der Kurbelwelle verbunden ist;
- – Mittel
(die singuläre
Stelle 10), um einen Bezugsindex der Marken (9)
pro Umdrehung des Schwungrades oder Kurbelwelle zu bilden;
- – einen
Messfühler 7 für das Vorbeilaufen
der Marken 9, der fest in der Nähe des Zahnkranzes 8 montiert
ist;
- – mit
den wesentlichen folgenden Betriebsweisen:
- – Erstellung
eines primären
Wertes, der mit der Dauer di des Vorbeilaufens
jeder Marke 9 vor dem Messfühler 7 repräsentativ
ist;
- – Behandlung
des primären
Wertes di, um zwei sekundäre Werte
zu erzeugen, die repräsentativ sind
jeweils der mittleren Winkelgeschwindigkeit Ωm an den Marken 7 im
Verlauf einer Periode von Verbrennungen in dem Motor M und der Projektion
EcosΦ auf
die Bezugslinie der Phase der Marken, die sich auf die Winkelperioden
der Verbrennung beziehen, und zwar aus der Alternativkomponente
E der momentanen Winkelgeschwindigkeit Ωi der Marken zur Häufigkeit
der Verbrennungen im Motor; und
- – Kombination
dieser zwei sekundären
Werte gemäß einer
Beziehung: Cg = –a·Ωm·EcosΦ + b·Ωm2, um auf diese Weise den gesuchten Wert zu
erhalten, wobei die Ausdrücke
a und b experimentell bestimmte Konstanten sind.
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In
einer Variante können
die Beobachtung des Motordrehmoments und die Erfassung seiner sich
aus der Steuerung der Zündstörung am
Zylinder 1, der als Bezugszylinder gewählt wird, resultierenden Variation
und die Erfassung des Zeitpunkt des Auftretens dieser Variation
des Motordrehmoments durch Beobachtung und durch die Erfassung von
Variationen eines Signals des Gasmoments gewährleistet werden, das durch
eine andersartige Information repräsentiert wird, als der oben
erwähnten,
zum Beispiel ausgehend von Drucksignalen in den Verbrennungskammern.
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Wenn,
wie dies durch die 3d dargestellt ist
und im Gegensatz zu 3c kein Variationssignal des
Motorsdrehmoments im Verlauf der Überwachung der Entwicklung
des Gasmomentsignals infolge der in der Spule 1 gesteuerten
Zündstörung geliefert
wird, zeigt dies, dass diese Zündstörung gesteuert
wurde, während
sich der Kolben des Zylinders 1 am Anfang einer Ansaugphase
am oberen Totpunkt befand und dass somit der Kolben des Zylinders 4 am
Anfang einer Entspannungs-Verbrennungsphase simultan am oberen Totpunkt
war.
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Aus
dieser Herleitung, die sich aus einer Gegenüberstellung des Zeitpunkts
der Erfassung des Signals 13 vom Auftritt der Variation
des Motor-Drehmoments und des Zeitpunktes der Steuerung der Zündstörung 12 ergibt,
kann die Phase der Zylinder 1 und 4 und dann diejenige
der Zylinder 2 und 3 hergeleitet werden.
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Diese
Gegenüberstellung
der Zeitpunkte der Steuerung der Zündstörung und der Erfassung ihrer Auswirkung
auf das Motordrehmoment kann durch Vergleich der Anzahl der oberen
Totpunkte zwischen diesen Zeitpunkten mit einer vorbestimmten Schwellenzahl,
zum Beispiel zwei Totpunkte, sichergestellt werden, derart, dass,
wenn das Signal 13 der Variation des Motordrehmoments weniger
als zwei obere Totpunkte nach demjenigen der Steuerung der Zündstörung 12 erfasst
wird, wie dies in 3c der Fall ist, kann
daraus hergeleitet werden, dass der Zylinder 1 in der Entspannungs-Verbrennungsphase
war, wohingegen, dann, wenn die Zahl der oberen Totpunkte, die derjenigen
der Steuerung der Störgröße 12 folgen,
vor dem Erfassen einer Variation des Motorsdrehmoments größer als
2 ist, wie dies in 3d gezeigt ist,
kann daraus hergeleitet werden, dass der Zylinder 1 in
der Ansaugphase war.
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Um
die ganze Vieldeutigkeit in der Beziehung der Störungssteuerung bei der Zündung von der
Spule und ihrer Auswirkung auf die Variation des Motorsdrehmoments
zu vermeiden, wird die Störung an
der Spule des Bezugszylinders während
eines vollständigen
Motorzyklusses gesteuert.
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Einer
oder mehrere aufeinander folgende Zyklen der Schritte zur Wiedererkennung
der oben beschriebenen Phasen kann/können seit dem Anlassen des
Motors ausgeführt
werden, zum Beispiel nach dem ersten oder den ersten Durchgängen des Kolbens
des Zylinders am oberen Totpunkt.
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Als
Variante kann der Zyklus der Schritte zur Wiedererkennung der Phase
nach der Phase des Anlassens des Motors bewirkt werden, das heißt, nach einer
vorbestimmten Gesamtzahl von Motorzyklen, wobei die Anzahl ausgehend
zum Beispiel vom ersten Durchgang des Kolbens des Zylinders 1 am
oberen Totpunkt gezählt
wird.
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Es
ist auch möglich,
nach wenigstens einem Zyklus der Schritte zur Wiedererkennung der
Phase, der seit dem Anlassen des Motors ausgeführt wird, im Wesentlichen periodisch
nach dem Anlassen neue Zyklen dieser Schritte zur Wiedererkennung
zu beginnen, um so die Erkennung der Phase der Zylinder, die sich
aus dem oder den vorher gehenden Zyklen der Schritte zur Wiedererkennung
ergeben haben, zu bestätigen
oder zu korrigieren.
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In 4 unterscheidet
sich der Motor M vom Motor aus 1 nur darin,
dass dieser anstelle einer sequenziellen Zündanlage eine sequenzielle
Mehrpunkt-Brennstoffeinspritzanlage
aufweist, durch welche jeder der Zylinder 1 bis 4 des
Motors M durch eine Einspritzdüse
versorgt wird, die 21, 22, 23 oder 24 entspricht
und durch die Motor-Steuereinheit 26 analog zur Einheit 6 in 1 gesteuert
wird, und die auch die Zündung
in geeigneter Weise steuert. Wie die Einheit 6 erstellt
die Motor-Steuereinheit 26 auch ein Signal aus der Drehgeschwindigkeit
des Motors, ein Signal aus dem Durchgang der Kolben der Zylinder 1 und 4 am
oberen Totpunkt sowie ein Signal, das für das Gasmoment repräsentativ
ist, und zwar ausgehend von Impulsen, die der Messfühler 7,
der wie in dem vorher gehenden Beispiel am Motor M befestigt ist
und auf das Vorbeilaufen der Zähne 9 und
der singulären
Einheit 10 des mit der Kurbelwelle drehenden Zahnkranzes 8 in
gleichen Zuständen
wie oben erläutert
anspricht, befestigt ist. Die Einheit 26 zur Motorsteuerung
umfasst somit auch die Vorrichtung zum Messen des Moments eines
Verbrennungsmotors, das Gegenstand des französischen Patents FR 2 681 425
ist und das in diesem Patent beschriebene Verfahren durchführt.
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In
bekannter Weise steuert die Einheit 26 in sequenzieller
Weise die Zeitpunkte der Öffnung
der Einspritzdüsen 21, 22, 23 und 24 sowie
die Dauer der Öffnung
dieser Einspritzdüsen,
um so die Mengen des Brennstoffs einzuspritzen, die in Abhängigkeit von
den Betriebsbedingungen des Motors M dosiert sind.
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In
diesem Beispiel umfasst das Verfahren zur Wiedererkennung der Phase
die folgenden Schritte: In einem ersten Zeitabschnitt, bei Erhalt
des Signals 31 in 6a, das
dem Durchgang der singulären Einheit 10 gegenüber dem
Messfühler 7 entspricht und
dem Durchgang der Kolben der Zylinder 1 und 4 am
oberen Totpunkt angibt, wird am als Bezugszylinder gewählten Zylinder
eine Störung
in die Steuerung der korrespondierenden Einspritzdüse 21 gegeben, wobei
diese Störung
in einer Erhöhung
oder Verminderung der Einspritzdauer besteht, ohne eine Totalunterbrechung
der Einspritzung sein zu können.
Simultan steuert die Motor-Steuereinheit 26 eine
statische Doppelzündung
der Zylinder 1 und 4. Man beobachtet danach das
Motordrehmoment, um seine sich aus der Steuerung der in 6b mit 32 bezeichneten Einspritzstörung resultierenden
Variation zu erfassen, und man erfasst den Zeitpunkt des Auftretens dieser
Variation des Motorsdrehmoments, die durch das Signal der Variation
des Gasmoments 33 in 6c angegeben
wird, welches in dem Falle, in welchem der Kolben bei der Steuerung
der Einspritzstörung
in der Ansaugphase am oberen Totpunkt war, weniger als zwei obere
Totpunkte nach demjenigen der Steuerung der Einspritzstörung an
der Einspritzdüse 21 erhalten
wird. Wenn im Gegensatz dazu die Variation des Motordrehmoments
entsprechend dem Signals 34, welches eine Variation des
Gasmoments in der 6d angibt, nur nach
zwei oberen Totpunkten nach demjenigen der Steuerung 32 der
Einspritzstörung
an der Einspritzdüse 21 erfasst
wird, kann man darauf ableiten, dass die Phase des Zylinders 1 am
oberen Totpunkt der Steuerung der Einspritzstörung eine Entspannungs-Verbrennungsphase
und nicht eine Ansaugphase war.
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Auch
in diesem Beispiel wird die Gegenüberstellung des durch die Störungssteuerung
gegebenen Zeitpunkts und des den Auftritt der Variation des Motordrehmoments
durch die Variation des Gasmoments erfassten Zeitpunkts sicher gestellt,
indem die Anzahl von Durchgängen
durch den oberen Totpunkt des Kolbens des Bezugszylinders zwischen
den zwei Zeitpunkten berechnet wird und indem die Anzahl mit wenigstens
einer vorbestimmten Schwellenzahl verglichen wird, um darauf die
Phase des Bezugszylinders beim Durchgang durch den anfangs betrachteten
oberen Totpunkt herzuleiten und um die Phase aller Zylinder zu erkennen.
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Wie
in dem vorher gehenden Beispiel kann ausgehend von dem Erkennen
der Phase des Bezugszylinders die Phase aller Zylinder des Motors ausfindig
gemacht werden, und die Störeinspritzung an
der Einspritzdüse 21 kann
während
eines vollständigen
Motorzyklusses gesteuert werden. Ein Zyklus zur Wiedererkennung
der Phase kann seit dem Anlassen des Motors oder eine bestimmte
Anzahl von Motorzyklen nach dem Anlassen durchgeführt werden
und kann gegebenenfalls in im Wesentlichen periodischer Weise zur
Bestätigung
oder Korrektur der Erkennung der Phase der Zylinder, die sich aus
einem früheren
Wiedererkennungszyklus der Phase ergeben hat, wiederholt werden.
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Es
ist klar, dass das Beispiel der 1 bis 3 auf
einen Motor angewendet werden kann, der mit einer einzeln pro Zylinder
gesteuerten Zündanlage
ausgestattet ist, unabhängig
von der Natur seiner Einspritzanlage, wie auch das Beispiel der 4 bis 6 auf
einen Motor angewendet werden kann, der mit einer Brennstoff-Einspritzanlage
mit individueller Steuerung pro Zylinder ausgestattet ist, unabhängig von
der Natur seiner Anlage zur Zündsteuerung.
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Dennoch
findet das Verfahren der Erfindung in vorteilhafter Weise seine
Anwendung in Motoren, deren Zünd-
und Einspritzanlagen von sequenzieller Bauart sind.
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Schließlich wird
angemerkt, dass das Verfahren zur Wiedererkennung der Phase, das
mit Bezug auf die 4 bis 6 beschrieben
wurde, an einem Dieselmotor durchgeführt werden kann, wobei die
Steuerung der Störung
allein auf die Brennstoffeinspritzung in dem gewählten Bezugszylinder gestützt wird.