CH713815A1 - Verfahren zum Einstellen des Ventilspiels eines Verbrennungsmotors. - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Einstellen der Position der Winkellage der Kurbelwelle und, über den Nockenwellenantrieb, der Nockenwelle eines Verbrennungsmotors zum Einstellen des Ventilspiels. Dabei wird mittels eines elektronischen Steuerungssystems (10) die Kurbelwelle und damit die Nockenwelle über ein Schleppmoment in eine definierte Winkelposition gedreht, um das Ventilspiel eines oder mehrerer Ventile einstellen zu können. Das Schleppmoment wird dabei vorzugsweise mit dem Anlasser/Startermotor auf die Kurbelwelle aufgebracht.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Positionieren der Kurbelwelle und/oder Nockenwelle eines Verbrennungsmotors für die Einstellung des Ventilspiels.

[0002] Bei einem Verbrennungsmotor in Hubkolbenbauweise müssen die Öffnungsweiten der Einlass- und Auslasskanäle eines Zylinders primär in Abhängigkeit der Kolbenposition, bei Viertaktmotoren unter zusätzlicher Berücksichtigung des vorliegenden Takts - und sekundär durch die Motor-Betriebsstrategie, aus der sich die gewünschte Ventilhebungskurve aufgrund der konkreten Ausgestaltung der Nockenkonturen ergibt-vorgegeben werden, d.h. kontinuierlich geöffnet oder geschlossen werden. Die jeweilige Öffnungsweite eines Ventils bzw. Ventilsatzes wird über den Rollenstössel, das die Nockenkontur abgreifende Bauteil des Ventiltriebs, vorgegeben.

[0003] Innerhalb eines bestimmten Winkelbereichs der sich drehenden Nockenwelle bleibt ein Ventilkanal bzw. ein Ventilkanalpaar geschlossen. In diesem Fall führt die durch ein Federelement ausgeübte Kraft zum Verschliessen des Ventilkanals. Innerhalb eines komplementären Winkelbereichs der Nockenwelle wirkt über den Ventiltrieb eine der von diesem Federelement ausgehenden Kraft entgegen, was zu einem sich öffnenden und darauffolgend sich wieder schliessenden Ventilkanal führt.

[0004] Der Ventilteller stellt einen Teil der Brennraum-Wandung dar. Ausgehend von einem abgeschalteten und damit abgekühlten bis zu einem sich auf Betriebstemperatur befindenden Verbrennungsmotor erfolgt an dem Ventil hinsichtlich seiner Funktion eine relevante Wärmeausdehnung. Damit die sogenannten Steuerzeiten (das Einsetzen der Ventil-Öffnungsbewegung und das Abgeschlossen-Sein der Schliessbewegung) des Verbrennungsmotors möglichst keine Temperaturabhängigkeit aufweisen, ist längs des Ventiltriebs ein gewisses Ventilspiel vorgesehen. Sinnvollerweise wird dieses durch ein bestimmtes, für den auf die Umgebungstemperatur abgekühlten Verbrennungsmotor festgelegtes Spaltmass quantifiziert.

[0005] Fig. 1 zeigt exemplarisch die Ventil-Öffnungsweite des Ein- und Auslassventils eines Zylinders gegenüber der Winkellage der Kurbelwelle, Der Zündwinkel liegt im gezeigten Beispiel bei 0°, die Kurve 1 beschreibt den Verlauf der Öffnungsweite des Auslassventils des betrachteten Zylinders, die Kurve 2 den des zugehörigen Einlassventils. Ein zu hohes Ventilspiel führt zu einem erhöhten Ventilverschleiss (und zu einem lauten Ventilklappern). Aufgrund der Ausprägung einer Nockenkontur ist die Bewegung des Ventiltriebs zum Phasenbeginn der Ventiltriebbewegung, die zu einem Öffnen des Durchlasskanals führt, vergleichsweise langsam. Erfolgt der Kraftschluss zwischen dem Ventiltrieb und dem Ventil bei einem grösseren Phasenwinkel, dann schlägt der Ventiltrieb vor jedem Öffnungsvorgang mit einer deutlich höheren Geschwindigkeit auf den Ventilstil auf. Darüber hinaus bewirkt ein zu hohes Ventilspiel eine Verkürzung der Öffnungszeitdauern. Erhält der Brennraum dadurch zu wenig Frischluft, respektive zu wenig Sauerstoff, und/oder kann das Abgas aus dem Brennraum nicht in der erforderlichen Menge entweichen, kann dies zu einem Kraftstoffmehrverbrauch und erhöhter Russemission führen.

[0006] Ein zu geringes Ventilspiel führt zu einer längeren Öffnungszeitdauer des Ventilkanals und im Extremfall dazu, dass dieser überhaupt nicht mehr vollständig geschlossen wird. Bereits ein zu grosser Zeitraum eines offenen Auslassventils verursacht einen Leistungsverlust, da während der Expansionsphase ein Teil der Verbrennungsgase am verfrüht geöffneten Auslassventil entweicht anstatt seine Expansionsleistung an den Kolben abzugeben. Ferner besteht ein erhöhter thermisch bedingter Verschleiss der Ventilteller und der Ventilsitzringe, weil sich der über den Zylinderkopf abgeführte Anteil der Abwärme reduziert. Anstatt einer hinreichenden Verweildauer und einer damit ausreichenden Wärmeableitung über den Zylinderkopf und die Laufbuchse entweicht das Abgas durch den Auslasskanal bei höherer Temperatur und heizt damit das Auslassventil und dessen Ventilsitzring stärker auf. Darüber hinaus liegt ein grösserer Zeitraum vor bis der Ventilteller des Auslassventils wieder auf dem Zylinderkopf aufsitzt und dadurch eine Wärmeabführung einsetzt.

[0007] Wie sich aus dem vorausgegangenen Text erschliesst, kommt der genauen Einstellung des Ventilspiels eine hohe Wichtigkeit zu, welches auf den kalten bis handwarmen Verbrennungsmotor bezogen, je nach Motor-Typ in einer Grössenordnung von einigen Hundertstel- bis hin zu wenigen Zehntel-Millimetern liegt. Damit eine zweckgemässe Einstellung eines Ventilspiels erfolgen kann, muss sich die Nockenwelle selbstverständlich in einer solchen Winkelposition befinden, bei der das im Ventiltrieb vorhandene Spaltmass sein Maximum erreicht.

[0008] Anders als bei modernen PKWs sind aufgrund anderer Rahmenbedingungen die in On-road und Off-road Nutzfahrzeugen sowie in maritimen Anwendungen eingesetzten Dieselmotoren überwiegend nicht mit einem automatischen Ventilspiel-Ausgleich ausgestattet. Dies gilt ebenso für Gasmotoren. Wäre bei Letzteren ein automatischer Ventilspiel-Ausgleich vorhanden, wären diese mit einem hohen Risiko für eine Beschädigung aufgrund von nicht auszuschliessenden Rückzündungen behaftet.

[0009] Aus diesem Grund sind eine Kontrolle des vorliegenden Ventilspiels und ein ggf. erforderliches Nachstellen des Ventilspiels im Zuge der Motor-/Fahrzeug-/Maschinen-Wartungen sinnvoll.

[0010] Für die Einstellung des Ventilspiels muss der Servicetechniker/Monteur derzeit die Kurbelwelle manuell betätigen, um die entsprechende Ventilposition für die Einstellung des Ventilspiels zu erreichen. Die händische Betätigung der Kurbelwelle wird solange wiederholt, bis sämtliche Ventile der einzelnen Zylinder des Verbrennungsmotors nachjustiert werden konnten. Zur händischen Betätigung der Kurbelwelle wird in der Regel ein spezielles Handwerkzeug verwendet, das auf dem Schwungrad angesetzt oder an diesem montiert wird. Die bisherige Vorgehensweise führt allerdings gerade bei mobilen Arbeitsmaschinen zu Problemen, denn aufgrund der hohen Vielfalt unterschiedlicher Motoreinbausituationen sind der Einsatzort dieses Handwerkzeuges am Verbrennungsmotor und die Position, an der das Werkzeug von Hand betätigt werden muss, oftmals schlecht zugänglich. Ausserdem sind die Verbrennungsmotoren mit ihren Hauptabtrieben im Normalfall ohne Kupplung verbunden. Demzufolge muss zum Einstellen der Kurbelwellen-Winkellage die gesamte Last des Antriebsaggregates mitgedreht werden.

[0011] Ausgehend von dieser Problematik soll nach einem neuartigen Verfahren gesucht werden, das eine vereinfachte Einstellung des Ventilspiels bei einem Verbrennungsmotor, insbesondere für mobile Arbeitsmaschinen, erlaubt.

[0012] Gelöst wird diese Aufgabe durch das Verfahren gemäss den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der sich an den Hauptanspruch anschliessenden abhängigen Ansprüche.

[0013] Erfindungsgemäss wird ein Verfahren zum automatischen Positionieren der Winkellage der Kurbelwelle und/oder Nockenwelle eines Verbrennungsmotors für die Einstellung des Ventilspiels vorgeschlagen. Mittels eines Steuerungssystems soll ein Schleppmoment für den Verbrennungsmotor erzeugt werden, um dadurch die Kurbelwelle automatisch in eine definierte Winkellage zu positionieren, in der das Ventilspiel eines Ventils bzw. eines Ventilpaares oder mehrerer Ventile bzw. mehrere Ventilpaare des Verbrennungsmotors überprüfbar ist und zweckgemäss einstellbar ist.

[0014] Das Steuerungssystem macht eine händische Betätigung der Kurbelwelle für die Einstellung des Ventilspiels überflüssig und sorgt dafür, dass auf die Kurbelwelle für eine bestimmte Dauer ein entsprechendes Schleppmoment aufgebracht wird, um diese bzw. die mittelbar darüber angetriebene Nockenwelle zielgenau und automatisiert in eine gewünschte Winkellage zur Einstellung des Ventilspiels ein oder mehrerer Ventile zu verbringen. D.h. die Kurbelwelle/Nockenwelle wird maschinell derart positioniert, so dass das im Ventiltrieb vorhandene Spaltmass für ein oder mehrere Ventile sein Maximum erreicht.

[0015] Das Steuerungssystem kann grundsätzlich selbst das notwendige Schleppmoment durch einen integrierten Antrieb generieren und auf den Verbrennungsmotor aufbringen. Sinnvoller ist es jedoch, wenn sich das Steuerungssystem externer Komponenten des Verbrennungsmotors bzw. des Kraftfahrzeuges, idealerweise ohnehin bestehender und für den regulären Motorbetrieb notwendiger Komponenten, für die Erzeugung des Schleppmomentes bedient. Eine geeignete Komponente stellt der Starter des Verbrennungsmotors dar. Der Starter kann durch das Steuerungssystem betätigt werden. Bevorzugt sind Zeitpunkt und/oder Dauer der Starterbetätigung durch das Steuerungssystem steuerbar, um mittels des Starters und dem von diesem erzeugten Schleppmoment, die Kurbelwelle in die gewünschte Ist-Winkellage für die Einstellung des Ventilspiels zu verbringen.

[0016] In bevorzugter Ausführungsform setzt sich das Steuerungssystem aus wenigstens einem Motorsteuergerät des Kraftfahrzeuges und/oder wenigstens einem separaten Bediengerät zusammen. Das Motorsteuergerät entspricht dabei dem üblichen Motorsteuergerät für den regulären Betrieb des Verbrennungsmotors bzw. des angetriebenen Fahrzeuges im Fährbetrieb.

[0017] Bevorzugt bilden Motorsteuergerät und Bediengerät ein verteiltes Steuerungssystem, wobei die grundlegenden Verfahrensschritte, d.h. die Steuerfunktionen und Steueralgorithmen, vorzugsweise als Softwarefunktionen innerhalb des Motorsteuergerätes implementiert sind, während das separate Bediengerät lediglich eine visuelle Ein- und Ausgabeschnittstelle zum Motorsteuergerät bildet. Es ist jedoch ebenso vorstellbar, die Softwarefunktionen auf beide Geräte zu verteilen bzw. vollständig auf das Bediengerät auszulagern.

[0018] Das separate Bediengerät kann fest in das Fahrzeug integriert sein, bevorzugt ist jedoch eine Ausführung als externes, insbesondere portables Bediengerät, das über eine Kommunikationsschnittstelle mit dem Motorsteuergerät des Verbrennungsmotors verbindbar ist. Denkbar ist hier der Einsatz eines Laptops, Tablets, Smartphones oder eines sonstigen portablen Endgerätes mit entsprechender Software. Die Verwendung eines stationären Rechners ist natürlich auch möglich. Über die bidirektionale Kommunikationsschnittstelle können Bedienerbefehle an das Motorsteuergerät übertragen und entgegengesetzt Motor- bzw. Verfahrensparameter vom Motorsteuergerät an das Bediengerät zur Visualisierung übermittelt werden.

[0019] Es kann sinnvoll sein, ein oder mehrere, für die Verfahrensausführung nicht benötigte Motorfunktionen während der Ausführung des Verfahrens temporär zu deaktivieren. Demzufolge lässt sich die reguläre Betriebsweise des Verbrennungsmotors in einen Servicebetrieb des Verbrennungsmotors umschalten. Hilfreich und sinnvoll sind bspw. die Deaktivierung der Zündschlüsselfunktion/-mechanik bzw. einer damit verbundenen Elektrik und/oder die Deaktivierung eines elektrischen Motorstartknopfs und/oder einer etwaigen Start-/Stopp-Automatik. Ferner ist es sinnvoll, die Kraftstoffeinspritzung während der Verfahrensausführung, d.h. beim Drehen der Kurbelwelle, zu deaktivieren, um ein ungewolltes Zünden des Motors zu verhindern. Bei fremdgezündeten Verbrennungsmotoren ist eine zusätzliche Deaktivierung der Fremdzündung sinnvoll.

[0020] Für die zielgenaue Einstellung der gewünschten Soll-Kurbelwellenposition ist eine sensorische Erfassung der Ist-Winkellage der Kurbelwelle wünschenswert, insbesondere soll die Ist-Winkellage durch eine an der Kurbelwelle und/oder dem Schwungrad und/oder der Nockenwelle installierte Sensorik idealerweise unmittelbar oder alternativ mittelbar erfasst werden. Im Fall einer mittelbaren Erfassung wird die Ist-Winkellage bspw. aus ein oder mehreren anderweitigen Messgrössen berechnet.

[0021] Prinzipiell ist die Erfassung der Drehrichtung bzw. eine Detektion einer Drehrichtungsumkehr der Kurbelwelle und/ oder Nockenwelle und/oder des Schwungrades ausreichend. Bestenfalls ist eine unmittelbare Erfassung der absoluten Winkellage der Kurbel- und/oder Nockenwelle vorgesehen. Die Kurbelwellenposition lässt sich bspw. mittels ein oder mehrerer detektierbarer und am Schwungrad angebrachter Elemente erfassen, insbesondere an der Mantelfläche des Schwungrades.

[0022] Bei Viertaktmotoren sind zwei volle Umdrehungen der Kurbelwelle für das Durchlaufen aller vier Takte notwendig. Da die Nockenwelle anders als die Kurbelwelle nur eine Umdrehung während eines Arbeitszyklus eines Zylinders durchläuft, kann durch gesonderte Erfassung der Nockenwellenposition festgestellt werden, ob sich die Kurbelwelle in der ersten oder zweiten Umdrehung befindet. Bei einer weitverbreiteten Methode zur Erfassung der Kurbelwellenwinkelposition sind bspw. neben einem Nockenwellensensor - zur Erkennung, ob sich die Kurbelwelle im Winkelbereich von 0° bis 360° oder oberhalb davon bis 720° befindet - an der Mantelfläche des Schwungrades von einem entsprechend positionierten Sensor detektierbare Elemente angebracht, zum Beispiel eine - abgesehen von einer Erkennung einer Referenzwinkellage - gleichmässige Anordnung von Metallzähnen, die mittels Abstandssensor erfasst werden können. Zur Ermöglichung einer hochauflösenden Kurbelwellenwinkellagebestimmung bietet sich beispielsweise auch die Anwendung eines analogen Messprinzips an, sofern im Motorsteuergerät dieser Analogwert oder ein daraus abgeleitete Digitalwert von einer bestimmten Bit-Zahl zur Verfügung steht. Als einer vieler möglicher Messprinzipien kann auch auf einen auf dem Hall-Effekt basierenden Sensor zurückgegriffen werden. Aus der Erkennung von Referenzpositionen der Kurbelwellenwinkellage und der Aufsummierung der unter Berücksichtigung der vorliegenden Drehrichtungen der jeweils zurückgelegten Winkelbeträge kann die momentane Kurbelwellenwinkellage berechnet werden. Eine Erkennung der Kurbelwellendrehrichtung lässt sich beispielsweise durch Verwendung von mindestens zwei Sensoren erzielen.

[0023] Unter Berücksichtigung der erfassten Ist-Winkellage der Kurbelwelle und in Abhängigkeit eines oder mehrerer Zündwinkel des Verbrennungsmotors kann dann der Abschaltpunkt für das Deaktivieren des Starters bzw. die Deaktivierung des Schleppmomentes bestimmt werden.

[0024] Für die notwendige Bestimmung des Zeitpunktes zur Deaktivierung des Schleppmomentes ist es von Interesse, um welchen Auslaufwinkel die Kurbelwelle nach der Wegnahme des definierten Schleppmomentes ausdreht. Aus diesem Grund wird zu Verfahrensbeginn vorzugsweise ermittelt, um welchen Auslaufdrehwinkel die Kurbelwelle nach Deaktivierung eines aufgebrachten Schleppmomentes, insbesondere nach Abschalten des Starters weiterdreht. Hierzu wird die Ist-Winkellage der Kurbelwelle zum Zeitpunkt der Wegnahme des aufgebrachten Schleppmomentes mit der eingenommenen Ist-Winkellage nach dem vollständigen Auslaufen und Stillstand der Kurbelwelle verglichen. Alternativ kann selbstverständlich auch ein entsprechender Referenzwert des Auslaufdrehwinkels bereits im Steuerungssystem, insbesondere im Bediengerät und/oder Motorsteuergerät, hinterlegt sein oder von einer externen Datenbank abrufbar sein.

[0025] Der tatsächliche Auslaufdrehwinkel hängt nicht nur von der Bauart des Verbrennungsmotors sowie den vorherrschenden Umgebungsbedingungen (Öltemperatur, Kühlmitteltemperatur, Motortemperatur, etc.), sondern auch davon ab, welche Lasten am Abtriebsstrang mitgeschleppt werden müssen. Aufgrund der Vielzahl von Unbekannten ist es daher sinnvoll, den Auslaufdrehwinkel durch einen Messdurchlauf unter Realbedingungen zu ermitteln. Für die Verfahrensausführung wird davon ausgegangen, dass die Umgebungsbedingungen während der Verfahrensdauer nahezu konstant bleiben bzw. der Auslaufdrehwinkel annähernd konstant bleibt. Es spricht aber nichts dagegen, die Messprozedur auch ein oder mehrmals während des Verfahrensablaufs zu wiederholen.

[0026] Für eine optimale Reproduzierbarkeit des Auslaufdrehwinkels kann es sinnvoll sein, wenn der Starter für jede Einstellung der Kurbelwellen-Winkellage für eine Mindestdauer angesteuert wird, da sich üblicherweise erst nach einer kurzen Zeit von ca. einer bis max. fünf Sekunden ein periodischer Drehzahlverlauf bzw. ein periodischer Verlauf der vom Starter an den Verbrennungsmotor abgegebenen periodische Schleppleistung einstellt. Das Erreichen eines periodischen Drehzahl-Zeitprofils kann anhand der Kurbelwellendrehzahl und/oder der Speisespannung des Starters bzw. des Starterstroms bestimmt werden. Denkbar ist es daher, die Energiequelle des Starters, insbesondere die Starter-Batterie, mit einer geeigneten Sensorik auszustatten bzw. eine ohnehin vorhandene Sensorik für die optionale Erkennung des Drehzahl-Zeitprofils zu verwenden.

[0027] Gemäss einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann das Steuerungssystem mittels eines speziellen Algorithmus in Abhängigkeit des ermittelten Auslaufdrehwinkels und unter Berücksichtigung der noch einzustellenden Ventile eine anzufahrende Sollwinkellage der Kurbelwelle bestimmen. Dies kann unmittelbar nach der Bestimmung des Auslaufdrehwinkels bzw. nach jeder vorgenommenen Ventilspieleinstellung pro Kurbelwellenwinkellage erfolgen. Die optimale Sollwinkellage zeichnet sich dadurch aus, das diese die Einstellung des Ventilspiels einer möglichst maximalen Anzahl der noch einzustellenden Ventile ermöglicht. Durch diese Massnahme soll die Anzahl an notwendigen Positionierungen der Kurbelwellen-Winkellage möglichst klein gehalten werden.

[0028] Zur Erhöhung des Bedienkomforts kann es zudem vorgesehen sein, dass das Steuerungssystem, insbesondere das Bediengerät, für jede angefahrene Winkellage der Kurbelwelle dem Bediener über ein Anzeigeelement signalisiert, welche Ventile sich in der zur Einstellung des Ventilspiels geeigneten Position befinden. Neben den Ventilen desjenigen Zylinders, der sich in der jeweiligen Winkellage in der Totpunkt-Position zur Zündung befinden, kann gegebenenfalls eine Ventilspieleinstellung von benachbarten Zylindern möglich sein, insbesondere wenn diese sich bspw. in der Kompressionsphase oder Entlastungsphase befinden und zumindest das Ein- oder Auslassventil geschlossen ist.

[0029] Die Signalisierung der für die Einstellung des Ventilspiels vorgesehenen Ventile auf dem Anzeigeelement des Steuerungssystems, insbesondere des Bediengerätes, kann beispielsweise anhand eines Schaubildes des Verbrennungsmotors erfolgen. Dies vereinfacht die Lokalisierung des jeweiligen Ventils am zu wartenden Verbrennungsmotor. Die Nachbildung des Schaubildes erfolgt vorzugsweise auf Grundlage von dem Bediengerät aus der Motorsteuerung ausgelesener Motorparameter. Bevorzugt kann der Bediener die Anzeigeperspektive des Schaubildes variieren, insbesondere um die Darstellungsperspektive an seine tatsächliche Relativposition zum betrachteten Verbrennungsmotor anzupassen.

[0030] Gemäss bevorzugter Ausführung der Erfindung kann der Bediene; über ein Eingabemittel des Steuerungssystems, insbesondere des Bediengerätes, diejenigen Ventile markieren, deren Ventilspiel bereits eingestellt worden sind. Bevorzugt ist die Hinzufügung einer solchen Markierung für ein Ventil nur dann möglich, wenn aufgrund der aktuellen Ist-Winkellage der Kurbelwelle eine Überprüfung und Einstellung seines Ventilspiels technisch sinnvoll ist. Diese Massnahme bietet einen doppelten Sicherheitscheck, denn der Bediener kann somit nochmals überprüfen, ob die Einstellung des Ventils in der vorliegenden Betriebssituation überhaupt sinnvoll war. Ist dies nicht der Fall, wird das Steuerungssystem bei den verbleibenden Auswahlen der Positionierungen nochmals eine Winkellage mit der Kurbelwelle anfahren, in der das entsprechende Ventil nochmals eingestellt werden kann.

[0031] Ferner kann vorgesehen sein, dass das Steuerungssystem einen Plausibilitätscheck für eine Ventileinstellung vornimmt. Dieser Plausibilitätscheck kann beispielsweise auf Grundlage der in der Motorsteuerung verfügbaren Motorparameter erfolgen, so beispielsweise unter Berücksichtigung der aktuellen Motortemperatur, Öltemperatur etc. Durch Auswertung derartiger Messwerte unter Einbeziehung von Motorparametern kann sichergestellt werden, dass in Abhängigkeit der jeweiligen Umgebungsbedingungen eine Überprüfung und Einstellung des Ventilspiels aus technischer Sicht tatsächlich Sinn macht oder ob ggf. aufgrund vorliegender Motortemperaturen ausserhalb des Normbereichs eine Ventileinstellung zu einer Fehlkonfiguration des Motors führen könnte.

[0032] Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuerungssystem zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens. Das Steuerungssystem ist demzufolge durch dieselben Vorteile und Eigenschaften gekennzeichnet, wie sie bereits vorstehend anhand des Verfahrens erläutert wurden. Bevorzugt setzt sich das Steuerungssystem aus einem Motorsteuergerät und einem externen Bediengerät zusammen.

[0033] Neben dem erfindungsgemässen Verfahren schlägt die vorliegende Erfindung zudem ein Bediengerät vor, das entsprechende Mittel und Softwaremodule für die Ausführung des Verfahrens umfasst. Insbesondere umfasst das Bediengerät eine Schnittstelle zum Anschluss an ein Motorsteuergerät eines Verbrennungsmotors. Darüber hinaus ist das Bediengerät mit einem Anzeigeelement ausgestattet, das dem Nutzer die Anzeige eines Schaubilds bzw. genaue Informationen und Instruktionen für die Einstellung des Ventilspiels visuell darstellen kann.

[0034] Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung sollen im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 : eine Diagrammdarstellung der Ventil-Öffnungsweiten über den Kurbelwellenwinkel,

Fig. 2: ein Blockdiagramm des erfindungsgemässen Systems,

Fig. 3: eine schematische Darstellung des Graphical User Interface auf dem erfindungsgemässen Bediengerät,

Fig. 4: ein Zeit-Kurbelwellendrehzahl-Diagramm zur Verdeutlichung des Drehzahlrückgangs nach Beendigung des Schleppvorgangs und

Fig. 5: unterschiedliche Diagrammdarstellungen gemäss Fig. 4 für unterschiedliche Antriebsaggregate.

[0035] Die Erfindung erfordert motorseitig entweder gar keine zusätzlichen physischen Komponenten oder lediglich eine sich auf die Sensorik beschränkende Nachrüstung, sondern stellt im Wesentlichen lediglich eine Erweiterung von Software dar. Der zur Anzeige für und der Dateneingabe durch den Servicetechniker/Monteur benötigte Softwareumfang ist auf einem portablen Bediengerät, insbesondere Rechner installiert, der über eine Datenverbindung zum Motorsteuergerät verfügt. Der Hauptteil des zusätzlichen Softwareumfangs ist auf dem Motorsteuergerät implementiert.

Fundamental liegen der Erfindung folgende Erkenntnisse zu Grunde:

Vorgang I

[0036] Wird unter gleichen Ausgangsbedingungen der Schleppbetrieb des Verbrennungsmotors an der jeweils gleichen Kurbelwellen-Winkellage phi_Starter_0ff_1 beendet, dann liegt eine Reproduzierbarkeit des Ausdrehvorgangs der Kurbelwelle vor, insbesondere ergibt sich bei einer Wiederholung des Vorgangs eine vergleichsweise schmale Bandbreite der Kurbelwellen-Winkellagen, in der die Kurbelwellendrehung endgültig zum Erliegen kommt.

Vorgang II (eine Verallgemeinerung des Vorgangs I darstellend) [0037] Wird unter gleichen Ausgangsbedingungen der Schleppbetrieb des Verbrennungsmotors in einer KurbelwellenWinkellage phi_Starter_0ff_2 = phi_Starter_0ff_1 + k * delta (phi_ZW) beendet, wobei k * delta (phi_ZW) ein ganzzahliges Vielfaches des Zündwinkelabstandes, d.h. der Winkeldifferenz zweier benachbarter Zündwinkel ist, oder k = 0 sein kann, dann liegt eine zum Vorgang I phasenverschobene Reproduzierbarkeit des Ausdrehvorgangs der Kurbelwelle vor, insbesondere der Kurbelwellen-Winkellage in der die Kurbelwellendrehung endgültig zum Erliegen kommt.

Das erfindungsgemässe System Im Überblick [0037] Fig. 2 zeigt eine grobe Darstellung des erfindungsgemässen Systems in der Form eines Blockdiagramms. Gezeigt ist der Verbrennungsmotor 30 eines Kraftfahrzeuges, der mittels eines Starters 40 gestartet werden kann. Hierzu wird durch das Motorsteuergerät 10 ein Schaltsignal Ustarter an das Starter-Relais 41 übermittelt, durch dessen Schaltvorgang der Starter mit der Versorgungspannung verbunden wird. Vom Starter 40 wird dann das erforderliche Schleppmoment auf den Verbrennungsmotor 30 aufgebracht.

[0038] Ferner steuert das Motorsteuergerät 10 im regulären Fährbetrieb die Kraftstoff-Injektoren über die Signale Sektoren· Gleichzeitig stellt die am Verbrennungsmotor vorhandene Sensorik bestimmte Messwerte bereit, wie die Winkelpositionen der Kurbelwelle PKurbei und der Nockenwelle Packen, die Motortemperatur T sowie weitere für die Motorstartfreigabe relevante Signale Sx. Das Motorsteuergerät erhält darüber hinaus noch weitere Signale Sn des Restfahrzeuge, die gegebenenfalls zur Motorstartfreigabe relevant sind.

[0039] Für das erfindungsgemässe Verfahren ist das erfindungsgemässe Bediengerät 20 über die Kommunikationsschnittstelle 21 mit dem Motorsteuergerät verbindbar. Die im erfindungsgemässen System zum Einsatz kommenden eigentlichen Softwarefunktionen sind zum Grossteil und bevorzugt komplett auf dem Motorsteuergerät 10 implementiert. In dieser bevorzugten Ausführung beschränkt sich das Bediengerät 20 als Hardware-Plattform für das Graphical User Interface. Im Detail sind lediglich Softwarefunktionen des Motorsteuergerätes dargestellt, von denen das erfindungsgemässe Verfahren Gebrauch macht. Übrige Motorsteuergeräte-Funktionen sind mit dem Bezugszeichen 19 lediglich angedeutet. Auffallend am erfindungsgemässen System ist, dass ein Grossteil der bereits für den eigentlichen Motorbetrieb verwendeten Software sowie softwareferner und softwarenaher Hardware Bestandteil des erfindungsgemässen Systems ist.

Anders als bei einer Einstellung der jeweils benötigten Kurbelwellen-Winkellagen resp. Nockenwellen-Winkellagen nach dem Stand der Technik, bei der ein händisch zu betätigendes Werkzeug zum Einsatz kommt, erfolgt die erfindungsgemässe Abwicklung des Vorgang durch Interaktion des Bediengerätes 20 mit dem Motorsteuergerät 10 automatisch. Hierbei wird auf der Seite der Aktuatorik diejenige Baugruppe 40 genutzt, die zum Hochschleppen des Verbrennungsmotors 30 für seinen Startvorgang ohnehin vorhanden ist. Hinsichtlich der Komponenten sind das die 24 V Starterbatterie, der Starter 40 und das Starterrelais 41.

[0040] Unter der Voraussetzung, dass mit der bereits für die eigentliche Motoranwendung vorhandenen Sensorik eine Erkennung der Drehrichtung der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 30 möglich ist, kann ein solches erfindungsgemässes System ohne zusätzliche und ohne einen Austausch der für die eigentliche Motoranwendung - d.h. die Bereitstellung der primären Antriebsleistung - ohnehin benötigten Sensoren betrieben werden. Möglicherweise Ist für eine vorteilhafte Ausführung die Hinzunahme weiterer Sensoren oder ein Austausch von Sensoren sinnvoll.

[0041] Unter der Voraussetzung, dass mit der bereits für die eigentliche Motoranwendung im Motorsteuergerät 10 verfügbaren Signalen Partei, Packen eine Erkennung der Drehrichtung der Kurbelwelle möglich ist, kann ein solches erfindungsgemässes System ohne eine ergänzende Signalübertragung von den Sensoren im Motorsteuergerät 10 (bzw. in den Steuergeräten, in denen die zu der Motorsteuerung ablaufenden Softwarefunktionen implementiert sind) betrieben werden. Möglicherweise ist für eine besonders vorteilhafte Ausführung die Hinzunahme weiterer Signale sinnvoll. Beispiele für die Verwendung zusätzliche Sensoren und zusätzlicher Signale zwecks Darstellung einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung werden im Folgetext gegeben.

[0042] Der für die eigentliche Motoranwendung erforderliche Motordatensatz kann auch von dem erfindungsgemässen System genutzt werden. Zur Erzielung weiterer Vorteile ist eine Erweiterung dieses Datensatzes sinnvoll (s.u.).

Die vom Servicetechniker durchzuführende Betätigung des erfindungsgemässen Systems erfolgt über das mit einer bidirektionalen Datenverbindung 21 zum Motorsteuergerät 10 ausgestatten Bediengerät 20. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um einen portablen Computer, der über eine unmittelbar zum erfindungsgemässen System gehörende Software zumindest ein auf die Grundaufgabe und bevorzugt auf ein dem vorliegenden Typ des Verbrennungsmotors 30 angepasstes Graphical User Interface bereitstellt, was dem Servicetechniker die benötigten und wissenswerte Informationen anzeigt und die erforderlichen Eingaben ermöglicht, um die Winkellagen-Positionierung der Kurbelwelle durchführen zu können. Darüber hinaus können wissenswerte Informationen angezeigt und Eingabemöglichkeiten bereitgestellt werden, welche den Servicetechniker bei der eigentlichen Nachmessung und der ggf. notwendigen Einstellung der Ventilspiele informatorisch unterstützen.

[0043] Ein gewisser Anteil der ohnehin für die eigentliche Motoranwendung benötigten Softwarefunktionen kann gleichermassen für das erfindungsgemässe System verwendet werden, insbesondere unter der Voraussetzung, dass es sich um eine dem heutigen Stand der Technik entsprechend modular aufgebaute Software innerhalb des Motorsteuergerätes 10 handelt. Als Beispiel hierzu kann die im Anwendungsfall zur Motorstartfreigabe vorhandene Funktionalität zumindest teilweise genutzt und diese auf eine vorteilhafte Weise ergänzt werden. Eine aus Gründen der Sicherheit vorzunehmende Ergänzung ist, dass während des Betriebs des erfindungsgemässen Systems die Betätigung des Zündschlüssels in die Position Motorstart bzw. das Drücken des Motorstartknopfes und eine ggf. vorhandene Start-Stopp-Funktion deaktiviert werden (Block 11), und statt dessen das Schliessen des Relais 41, d.h. die Bestromung des Starters 40 lediglich über das Bediengerät 20 ausgelöst werden kann.

[0044] Eine schematische Darstellung des Graphical User Interface ist der Fig. 3 zu entnehmen. Das Graphical User Interface des zur entsprechenden Wartung eingesetzten Bediengerätes 20 sieht einen virtuellen Bedienknopf 21 mit zwei Positionen A und B vor. Bei der Position A besteht hinsichtlich der Freigabe und der Betätigung des Starters und anderer betroffener Teilsysteme das in der eigentlichen Motoranwendung vorliegende Verhalten. Bei der Position B liegt hinsichtlich des Starters und anderer betroffener Teilsysteme eine auf die vorzunehmende Kurbelwellen-Winkelpositionierung angepasste Freigabe und Betätigung vor. Hierunter fällt klarerweise das Unterdrücken der Kraftstoffeinspritzung (Fig. 2, Block 12) und bei einem fremdgezündeten Verbrennungsmotor erfolgt keine Generierung von Zündfunken. Je nach bestimmten Konfigurationsmerkmalen des Verbrennungsmotors und dessen Peripherie müssen ggf. weitere Anpassungen erfolgen oder können weitere Anpassungen erfolgen, um das erfindungsgemässe System individuell in einer bevorzugten und vorteilhaften Ausführungsform darzustellen.

[0045] In einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemässen Systems kann sich der Servicetechniker auf dem Bediengerät 20 die Istwerte derjenigen diskreten und kontinuierlichen Zustandsgrössen ansehen, die einen Einfluss auf das momentane Funktionieren bzw. das momentane Nicht-Funktionieren des erfindungsgemässen Systems darstellen und die einen Einfluss darauf haben, ob solche für die anstehende Wartung günstige oder ungünstige Bedingungen vorliegen. Das kann folgendes beinhalten: - Allgemeine Software-Zustände - Gültigkeitsbestätigungen der für das erfindungsgemässe System benutzten Sensorsignale (z.B. Kurbelwellen- und Nockenwellensensor, Motoröltemperatur, Kühlwassertemperatur; elektrische Spannung, elektrische Stromstärke und Temperatur der Starterbatterie, Temperatursensor am Starter etc. - Ausgangssignale bzw. daraus generierter Signale von Sensoren - Detektierte Fehlerzustände sonstiger beteiligter softwarenaher und softwareferner Hardware [0046] In einer besonders vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemässen Systems wird dem Servicetechniker auf dem Bediengerät 20 angezeigt, ob solche Bedingungen vorliegen oder in einer Gesamtbetrachtung ein solcher Systemzustand vorliegt, bei denen/der eine Ventilspieleinstellung sinnvoll ist, d.h. bestimmungsgemäss vorgenommen werden kann. So könnte etwa für die Motoröltemperatur ein oberer Schwellenwert festgelegt werden, bei dessen Überschreitung der Servicetechniker darauf hingewiesen wird, dass die Ventiltrieb-Bauteile auf eine bereits ausreichende Abkühlung überprüft werden sollten/müssen, da die Einstellung von Ventilspielen bei zu hoher Temperatur, wie bereits ausführlich dargelegt, nicht zweckgemäss ist. In diesem gegebenen Beispiel erscheint eine Warnung anstelle einer Verriegelung sinnvoll, weil der Messwert des Motoröl-Temperatursensors aufgrund eines völlig anderen Einbauorts eine hohe Abweichung zu der an den Ventiltrieb-Bauteilen vorliegenden Temperatur haben kann.

[0047] Gleichsam könnte für die Motoröltemperatur ein unterer Schwellenwert vorgesehen sein, da eine zu geringe Öltemperatur - wie nachfolgend dargelegt - unvorteilhaft ist. Ob entsprechende Werte lediglich quantitativ angezeigt werden, deren Anzeige in einer quantitativen und deutenden Darstellung erfolgt oder lediglich in deutender Form erfolgt, kann individuell angepasst werden. Darüber hinaus kann die Möglichkeit geschaffen werden, dass bestimmte ausserhalb des Normbereichs liegende Werte die Betätigung des Starters im Wartungsmodus verhindert und diese Verriegelung durch ein Ouittieren des Wertes/der Werte in dem Bediengerät aufgehoben wird oder diese Verriegelung solange besteht bis der massgebliche Wert (die massgeblichen Werte) im Normbereich liegt (liegen).

[0048] Zu den wichtigsten Zustandsgrössen des erfindungsgemässen Systems zählt die Ist-Winkelposition der Kurbelwelle, die dem Servicetechniker im Feld 22 auf dem Bediengerät 20 angezeigt wird. Sofern diese Ermittlung durch die für die eigentliche Motoranwendung vorhandene Ausstattung die Anforderungen des erfindungsgemässen Systems erfüllt, kann diese selbstverständlich gemeinsam für beide Funktionalitäten genutzt werden; andernfalls ist eine Ergänzung oder ein Austausch bestimmter Objekte notwendig. Sofern die Möglichkeit eines direkt messbaren oder direkt ermittelbaren Absolutwerts der Kurbelwellen-Winkelposition nicht besteht, muss, wie im Folgetext ausführlich dargelegt, die Möglichkeit einer direkten Richtungserkennung der Kurbelwellendrehung vorliegen oder eine Richtungsumkehr detektierbar sein. (Bei einer weit verbreiteten Methode zur Erfassung der Kurbelwellen-Winkelposition sind neben einem Nockenwellensensor - zur Erkennung, ob sich die Kurbelwelle im Winkelbereich von 0° bis 360° Grad oder oberhalb davon bis 720° befindet - an der Mantelfläche des Schwungrades solche von einem entsprechend positionierten Sensor detektierbare Elemente angebracht, z.B. eine - abgesehen von einer zwecks Erkennung einer Referenz-Winkellage - gleichmässige Anordnung von Metallzähnen, die mittels Abstandssensor erfasst werden. Sollte es für das erfindungsgemässe System nötig oder vorteilhaft sein, die Kurbelwellen-Winkelposition mit einer höheren Auflösung zu kennen, ist bspw. die Verwendung eines zusätzlichen diese Elemente detektierenden und entsprechend versetzt angeordneten Sensors zielführend.

[0049] Hierdurch lässt sich aus einer längs des Schwungradumfangs zweiteiligen Einheit aus einem Zahn und einer benachbarten Vertiefung bestehend eine Unterscheidung von vier Winkel-Teilbereichen erzielen: [A] Sensor 1 erkennt Target und Sensor 2 erkennt I arg et [B] Sensor 1 erkennt Target nicht und Sensor 2 erkennt Target [C] Sensor 1 erkennt Target nicht und Sensor 2 erkennt I arg et nicht [D] Sensor 1 erkennt Target und Sensor 2 erkennt Target nicht [0050] Zur Ermöglichung einer hochauflösenden Kurbelwellen-Winkellagen-Bestimmung bietet sich bspw. auch die Anwendung eines analogen Messprinzips an, sofern im Motorsteuergerät 10 dieser Analogwert oder ein daraus abgeleiteter Digitalwert von bspw. 4 Bit (und nicht nur ein Binärwert) zur Verfügung steht.

[0051] Als eine vieler möglicher Messprinzipien kann ein auf dem Halleffekt basierender Sensor verwendet werden, der eine «Quasi-Abstandsmessung» von der mit Zähnen ausgestatteten Mantelfläche des Schwungrads ausführt. Mit dem Begriff Quasi-Abstandsmessung soll zum Ausdruck gebracht werden, dass der das Sensorsignal beeinflussende Teilbereich der Mantelfläche zu einem bestimmten Anteil aus einem Zahn (resp. einem Flächenanteil mit einem geringen Abstand) und einem Restanteil aus einer Vertiefung, d.h. einem vergleichsweise grossen Abstand besteht.

[0052] Die dynamische Ermittlung der momentanen Kurbelwellen-Winkelposition lässt sich in einer für das erfindungsgemässe System geeigneten Ausführungsform bspw. folgendermassen umsetzen: [0053] Aus der Erkennung der Referenzposition der Kurbelwellen-Winkellage und der Aufsummierung der unter Berücksichtigung der vorliegenden Drehrichtungen der jeweils zurückgelegten Winkelbeträge kann die momentane Kurbelwellen-Winkellage berechnet werden. Eine Erkennung der Kurbelwellen-Drehrichtung lässt sich durch die Verwendung von zwei Sensoren erzielen. Zur Sicherstellung, dass eine Richtungsumkehr der Kurbelwellendrehung kurzfristig detektierbar ist, empfiehlt sich auch hier die Verwendung von Analogsensoren, deren Ausgangssignale über getrennte Eingänge vom Motorsteuergerät 10 ausgelesen werden. Steht am Motorsteuergerät 10 lediglich ein Analogeingang zur Verfügung bzw. am Messort nur ein A/D-Wandler, kann eine Abhilfe durch eine Überlagerung der beiden Messsignale geschaffen werden, wobei in diesem Fall die Amplituden der beiden Sensoren von unterschiedlicher Grösse sein müssen durch z.B. unterschiedliche Vorverstärkungen, leicht unterschiedliche Abstände zum Target, leicht unterschiedliche Empfindlichkeiten der Sensoren etc. Alternativ sind eine A/D-Wandlung am Messort und die Übertragung eines vorzeichenbehafteten Digitalsignals zielführend.

[0054] Bei der Verwendung von zwei entsprechend versetzt angeordneten Analogsensoren liegt unter fortwährender Beibehaltung von einer der beiden möglichen Drehrichtungen der Kurbelwelle immer eine Sequenz der Abfolge vor [0055] ... grosses Minimum - Nulldurchgang - kleines Maximum - Nulldurchgang - kleines Minimum - Nulldurchgang -(grosses Maximum - Nulldurchgang - grosses Minimum - Nulldurchgang - kleines Maximum - Nulldurchgang - kleines Minimum - Nulldurchgang) - grosses Maximum - Nulldurchgang - grosses Minimum - Nulldurchgang - kleines Maximum [0056] Bei einer fortwährenden entgegengesetzten Drehrichtung liegen Sequenzen der umgekehrten Abfolge vor. Tritt eine Änderung der zunächst bestehenden Abfolge auf z.B.: ... grosses Minimum - grosses Minimum ..., dann ist daraus eindeutig zu schliessen, dass eine Drehrichtungsumkehr erfolgt ist. Ferner kann bei einer auf diese Weise detektierten Richtungsumkehr bei der Erreichung eines Extremwertes oder der Erreichung eines Nulldurchgangs auf die exakte Winkellage geschlossen werden, d.h. eine präzise sich autark vollziehende Re-Kalibrierung der Kurbelwellen-Winkellagen-Bestimmung erfolgen.

Zusammenfassend [0057] Auch unter dem Einfluss auftretender Drehrichtungsänderungen muss im Motorsteuergerät 10 die Information der Momentan-Winkellage der Kurbelwelle bekannt sein. Ob der Absolutwert direkt bestimmt werden kann oder ob der Wert mittels eines in einen Algorithmus umsetzbaren Verfahrens aus Zwischengrössen berechnet werden muss, ist für den Kerngedanken der Erfindung unerheblich.

Erklärung bestimmter Merkmale des erfindungsgemässen Systems durch eine Beschreibung seiner

Handhabung [0058] Die Betätigung des Starters 40 zwecks Auslösung der Drehung der Kurbelwelle zur Positionierung der Kurbelwelle in die jeweils bestimmungsgemässe Winkellage wird vom Servicetechniker vorteilhafterweise über das Bediengerät 20 vorgenommen; z.B. über einen virtuellen Bedienknopf C (Bezugszeichen 23). Unter Ausnutzung der bekannten Ist-Winkellage der Kurbelwelle und der im Motordatensatz abgelegten Zündwinkel wird von der Software ein geeigneter Zeitpunkt für das Abschalten des Starters 40 festgelegt und initiiert. Der Istwert der Kurbelwellen-Winkellage kann auf dem Bediengerät 20 im Feld 22 angezeigt werden, was eine gewisse Plausibilisierung ermöglicht Kennt der Servicetechniker darüber hinaus die Zündwinkel und die Zündfolge des Verbrennungsmotors 30, ermöglicht dies sogar eine Kontrolle. Allerdings muss der Servicetechniker nicht einmal über dieses Wissen verfügen, da die erfindungsgemässe sequentielle Kurbelwellenwinkel-Positionierung bereits vorteilhafterweise bei der Motormontage zum Einsatz kommt und daher ein prinzipiell möglicher Softwarefehler oder ein diesbezüglich falscher Motordatensatz spätestens bei der Fertigungskontrolle erkannt werden würde.

[0059] Klarerweise muss als Vorbereitung der eigentlichen Prüfung und Einstellung der einzelnen Ventilspiele bei einem Verbrennungsmotor 30 mit mehr als einem Zylinder die Kurbelwelle sequentiell auf mehrere vorherbestimmte Winkelpositionen eingestellt werden. Damit der Servicetechniker über das Bediengerät 20 informiert wird, ob aktuell noch weitere Winkellagen angefahren werden müssen oder bereits alle notwendigen abgearbeitet worden sind, wird vorgeschlagen den Ausführungsgrad der vorgenommenen bereits eingestellten Winkelpositionen im Feld 24 anzuzeigen, etwa durch einen als Zahlenwert angezeigten Prozentsatz oder mittels einer grafischen Darstellung.

[0060] Zum Vorteil einer erheblichen Arbeitserleichterung und der Vermeidung von Verwechslungen ist es sinnvoll, dass auf dem Bediengerät 20 diejenigen Ventilsymbole markiert werden, deren Ventilspiele bestimmungsgemäss eingestellt werden können. Sinnvollerweise wird hierzu zumindest eine schemenhafte Darstellung des Motors 30 abgebildet, anhand derer man die beiden Längsseiten des Verbrennungsmotors 30 unterscheiden kann. Bspw. könnten das angedeutete Schwungradgehäuse und die angedeuteten Ölfilter auch noch an dem realen eingebauten Verbrennungsmotor 30 gut erkennbar sein und sich deshalb als Orientierungsmarken besonders gut eignen. Im Schaubbild sind daher das Schwungradgehäuse 25a und die Ölfilter 25b angedeutet. Die Anzahl und Anordnung der Zylinder und die Positionen der jeweiligen Ventilarten können aus dem diesbezüglich ggf. erweiterten Motordatensatz ausgelesen und auf dem Bediengerät 20 gemäss ihrer relativen Positionen zueinander abgebildet werden. Die Lage des ersten und vierten Zylinders ist exemplarisch mit dem Bezugszeichen 26a, 26d gekennzeichnet. Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform einer solchen Ansicht zeigt exemplarisch die eines 4-Zylinder Verbrennungsmotors, dessen Einlassventile sich jeweils auf der zum Schwungrad hingerichteten Seite des Zylinders befinden etc. In einer besonders vorteilhaften Ausführung kann die auf dem Bediengerät 20 abgebildete Darstellung des Verbrennungsmotors vom Servicetechniker gedreht werden, wodurch ein Abgleich der Orientierungen zwischen der auf dem Bediengerät 20 abgebildeten Darstellung und der des realen Verbrennungsmotor 30, welche für den Servicetechniker dann vorliegt, wenn er dort die Position einnimmt, in der er die Ventilspieleinstellung durchführt. Hierdurch wird das Risiko herabgesetzt, dass aufgrund einer abweichenden Orientierung des Motorabbilds auf dem Bediengerät und dem realen Verbrennungsmotor 30 der Servicetechniker meint das Ventilspiel am Ventiltrieb x einzustellen, obwohl er tatsächlich an einem anderen Ventiltrieb y arbeitet. Selbstverständlich kann das zu Orientierungszwecken auf dem Bediengerät 20 angezeigte Abbild des Verbrennungsmotors 30 schematisch und damit einfach gehalten oder wesentlich detailgetreuer sein.

[0061] Für jeden Zylinder sind an den Ventiltrieb-Abbildungen zwei Reihen von Markierungselemente 27a, 27b, 28a, 28b vorgesehen, wobei die Elementenreihen 27a, 27b für die Markierung der Auslassventile und die Elementenreihen 28a, 28b für die Einlassventile stehen. Über die Markierungen 27a, 28a werden dem Servicetechniker diejenigen Ventile angezeigt, deren Ventilspiel in der aktuellen Kurbelwellen-Lage eingestellt werden könnte. Die Markierungen der Reihen 27b, 28b kann der Servicetechniker dazu nutzen, die jeweiligen Ventile zu markieren (z.B. Setzen eines Hakens), sobald er an dem betreffenden Ventiltrieb des realen Verbrennungsmotors 30 die eigentliche Kontrolle und Einstellung vorgenommen hat.

[0062] Um sicherzustellen, dass bei der entsprechenden Wartung des Verbrennungsmotors alle Ventilspiele nachgemessen und ggf. neu eingestellt werden und, dass dieses bestimmungsgemäss - d.h. bei einer vorliegenden KurbelwellenWinkellage jeweils nur an solchen Ventiltrieben erfolgt, bei denen die zugehörigen Ventile geschlossen sind, muss laut gängiger Wartungsvorschriften bei einer dem Stand der Technik entsprechenden Kurbelwellen-Positionierung folgende Vorgehensweise eingehalten werden:

Die Kurbelwelle wird in eine einem Zündwinkel phi_ZWi entsprechende Winkellage eingestellt. (Hierbei ist eine Abweichung der Einstellung um einige wenige Grad tolerabel). Sodann werden lediglich die Ventilspiele für die dem Zylinder i zugeordneten Ventiltriebe eingestellt. Diese Prozedur wird für jeden Zylinder vorgenommen. Wie dem Fachmann bekannt, weist eine Nockenkontur - unabhängig davon ob es sich um eine Ausprägung mit einem flachen, steilen oder asymmetrischen Nocken handelt - einen bezogen auf ihre Drehachse vergleichsweise grossen Winkelbereich auf, über den die Kontur kreisförmig verläuft. Derweil ein Abgriff längs des kreisförmigen Abschnitts der Nockenkontur vorliegt, ist das diesem Abgriff zuzuordnende Ventil komplett geschlossen. Als Folge davon sind bei dem Vorliegen der Kurbelwellen-Winkellage, die dem Zündwinkel phi_ZWi des Zylinders i entspricht, keineswegs nur die Einlass- und Auslassventile des Zylinders i (komplett) geschlossen resp. befinden sich nicht nur die Ventiltriebe des Zylinders i in einer solchen Momentan-Position, in der ein bestimmungsgemässes Einstellen der Ventilspiele möglich wäre.

[0063] Doch der Servicetechniker kennt nicht per se diese entsprechenden Relationen zwischen den Zündwinkeln und geschlossenen Ventilen. (Dies gilt insbesondere für die grosse Vielfalt an Typen und Subkonkonfigurationen von Verbrennungsmotoren des Off-Road Segments, die bspw. in Mobilen Arbeitsmaschinen eingesetzt werden.) [0064] Bei dem erfindungsgemässen System kann durch das Auslesen des im Motorsteuergerät abgelegten Datensatzes mit einer innerhalb der Wartungssoftware ablaufenden Datenverarbeitung diese motorspezifische Relation ermittelt werden und auf dem Bediengerät können in Abhängigkeit der momentanen Kurbelwellen-Winkellage sämtliche Ventilsymbole angezeigt, deren jeweilige Ventilspiel-Einstellung am realen Verbrennungsmotor bestimmungsgemäss erfolgen kann.

Sofern die besagte Datenbasis nicht ohnehin in dem für die eigentliche Motoranwendung vorhandenen Motordatensatz enthalten ist, kann dieser selbstverständlich mit diesen Parametern erweitert werden.

[0065] Unter Kenntnis dieser Datenbasis ermöglicht der in der Software des erfindungsgemässen Systems enthaltene Optimierungs-Algorithmus (Fig. 2, Block 13) eine Minimierung der Anzahl der einzustellenden Kurbelwellen-Winkellagen, um alle Ventilspiele bestimmungsgemäss einstellen zu können. Vor einer detaillierten Erklärung dieses Zusammenhangs wird der für einen Servicetechniker erfahrbare Ablauf am Beispiel eines 4-Takt 4-Zylinder Verbrennungsmotors mit einer bzgl. seiner Zündwinkel und Zündfolge üblichen Bauform gegeben: 1. Nach der Betriebsbereitschaft des erfindungsgemässen Systems betätigt der Servicetechniker den Bedienknopf C des Bediengerätes 20. 2. Nach dem Ende der ersten Positionierung wird dem Servicetechniker auf dem Bediengerät 20 über die Elementreihen 27a, 28a symbolisiert, dass er die Ventilspiele der Einlassventile der Zylinder 1 und 2 sowie die Ventilspiele der Auslassventile der Zylinder 2 und 3 einstellen kann. Unter der Annahme einer Quittierung der entsprechenden Ventiltriebe mittels der Elemente in den Reihen 27b, 28b, setzt sich die Bedienung wie beschrieben fort. 3. Der Servicetechniker betätigt erneut den Bedienknopfs C. 4. Nach dem Ende der zweiten Positionierung wird dem Servicetechniker auf dem Bediengerät 20 erneut markiert (Elementreihen 27a, 28a), dass er die Ventilspiele der Einlassventile der Zylinder 3 und 4 sowie die Ventilspiele der Auslassventile der Zylinder 1, (2) und 4 einstellen kann.

[0066] Für den Servicetechniker nicht wahrnehmbar hat sich folgendes vollzogen: Bei jedem Positionierungsvorgang stellt sich eine Kurbelwellen-Winkellage ein, die dem Zündwinkel eines Zylinders i entspricht. Unter der Annahme, dass bei dem ersten Vorgang die Kurbelwelle auf dem Zündwinkel des Zylinders 2 zum Stillstand gekommen ist, ermittelt die Wartungssoftware die unter Punkt 2. angezeigten bzw. anzuzeigenden Ventiltriebe. Der Optimierungs-Algorithmus 13 legt den Sollwert der Kurbelwellen-Winkellage für den nachfolgenden Positionierungsvorgang fest. Im gegebenen Beispiel ist das der Zündwinkel des Zylinders 4. Sobald diese Positionierung ausgeführt worden ist, ermittelt die Wartungssoftware die unter 4. angezeigten bzw. anzuzeigenden Ventiltriebe.

[0067] Der Optimierungs-Algorithmus 13 wird von der Software-Hauptroutine vor dem zweiten und jedem weiteren erforderlichen Positionierungsvorgang der Kurbelwelle eingesetzt. Für den jeweils vorliegenden Verbrennungsmotor ermittelt der Optimierungs-Algorithmus 13 aus der Gesamtheit aller Zündwinkel denjenigen aus, unter dem, sofern die Kurbelwellen-Winkellage auf diesen positioniert ist, eine maximal hohe Anzahl der noch nicht überprüften/eingestellten Ventilspiele bestimmungsgemäss überprüft/eingestellt werden kann. Dieser optimale Zündwinkel stellt dann den Sollwert der Endposition dar, die bei der nächsten Kurbelwellen-Positionierung erreicht werden soll.

[0068] Weshalb der Optimierungs-Algorithmus 13 erst ab der zweiten Kurbelwellen-Positionierung angewendet werden kann, erschliesst sich aus dem Folgetext. Im obigen Beispiel des Vierzylinder Verbrennungsmotors 30 ergibt sich - unter der Annahme, dass sich nach dem ersten Abschalten des Starters 40 die sich zunächst weiter fortsetzende und dabei abklingende Drehung der Kurbelwelle schliesslich in einer dem Zündwinkel phi_ZW2 des Zylinders 2 nahen Winkellage zum Erliegen gekommen ist - unter Anwendung des besagten Optimierungs-Algorithmus 13, dass aus der Menge der Zündwinkel {phi_ZW1, phi_ZW2, phi_ZW3, phi_ZW4} der Zündwinkel phi_ZWA des Zylinders 4 optimal ist. Durch die nachfolgend von der Software durchlaufenen Routinen errechnet sich die Ansteuerung des Starters 40, eigentlich das Abschalten bei der korrekten Kurbelwellen-Winkellage, damit dieser Sollzustand eintritt, d.h. eine Positionierung der Kurbelwellen-Winkellage auf den Zündwinkel phi_ZWA erfolgen wird. Zur Auslösung dieser Prozedur muss der Servicetechniker auf dem Bediengerät 20 lediglich den virtuellen Knopf C betätigen. Nach der sich automatisch vollzogenen KurbelwellenPositionierung am realen Verbrennungsmotor 30 werden diejenigen Ventilsymbole 27a, 28a auf der Bediengeräte-Anzeige markiert, die solchen Ventiltrieben am realen Verbrennungsmotor 30 entsprechen, deren Ventilspiel bestimmungsgemäss eingestellt werden können.

[0069] Unabhängig davon, ob der Normalfall nämlich das Erreichen der Sollwinkellage oder das möglicherweise nicht gänzlich auszuschliessende Verfehlen der Sollwinkellage eintritt, wird von der Software - z.B. über eine Auswertung der vom Kurbel-und Nockenwellensensoren Partei, Packen abgegebenen Signale - die tatsächliche Ist-Winkellage der Kurbel-wellen-Endposition festgestellt.

Im Fall einer solchen erkannten hohen Abweichung zwischen der Ist- und der Soll-Winkellage wird auf dem Bediengerät 20 angezeigt, dass der Servicetechniker unmittelbar den Bedienknopf C erneut betätigen soll.

[0070] Alternativ dazu kann der durch die Software bestimmte Ablauf in diesem Use Case derart gestaltet sein, dass auch beim Verfehlen der Soll-Winkellage diejenigen Ventiltriebe auf dem Bediengerät 20 markiert werden, deren Ventilspiele aufgrund der Ist-Winkellage bestimmungsgemäss eingestellt werden können, obwohl die vorliegende Ist-Winkellage nicht mit der Sollwinkellage übereinstimmt. Werden hierbei diese bzw. einige dieser Ventiltrieb-Positionen über das Bediengerät quittiert, so gelten diese Ventilspiele auch als eingestellt, was bei dem nachfolgenden Durchlauf des Optimierungs-Algorithmus 13 berücksichtigt wird.

[0071] In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Systems ist das Quittieren ausschliesslich solcher Ventiltrieb-Positionen möglich, deren Ventilspiele am realen Motor 30 aufgrund der vorliegenden und bekannten Kurbelwellen-Winkellage zweckgemäss eingestellt werden können. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform bleiben die während einer Sequenz bereits quittierten Ventiltrieb-Positionen auch dann quittiert, wenn im Zuge der Sequenzabwicklung eine Neupositionierung der Kurbelwellen-Winkellage ausgeführt worden ist. In einer nochmals verbesserten Ausführungsform kann vom Servicetechniker am Bediengerät 20 für einen bzw. mehrere Ventilpositionen der Status quittiert in nicht quittiert rückgesetzt werden.

Zum Optimierungs-Algorithmus 13 [0072] Wie dargelegt, kommt die nach dem Abschalten des Starters sich ausdrehende Kurbelwelle in einer Winkellage innerhalb einer einen bestimmten Zündwinkel phi_Zwi umschliessenden Bandbreite zum Stehen. Wird mit dem erfindungsgemässen System im Zuge einer Wartung zum Überprüfen und dem ggf. Einstellen der Ventilspiele der erste Positionierungs-Vorgang der Kurbelwelle durchgeführt, ist bis unmittelbar vor dem Ende des Ausdrehvorgangs der Zündwinkel phi_Zwi_1 nicht bekannt in dessen Nähe die Winkellage der Kurbelwelle zum Stillstand kommen wird. Daher ist die Abfolge der optimalen Zündwinkel, auf die die Kurbelwelle anschliessend sequentiell positioniert werden soll, abhängig von dem Zündwinkel phi_Zwi_1, der sich bei dem ersten Positionierungs-Vorgang eingestellt hat. Bei Verbrennungsmotoren mit acht oder mehr Zylindern liegt damit in Anbetracht dieser vielen Möglichkeiten eine hohe Anzahl unterschiedlicher optimaler Abfolgen vor. Im nicht völlig auszuschliessenden Fall, dass bei einer Positionierung sich die Kurbelwelle nicht in einer Winkellage innerhalb der Bandbreite des gewünschten Zündwinkels befindet, kann sich für die verbleibenden Positionierungen die Abfolge der optimalen Zündwinkel nochmals ändern; ebenso wenn bereits quittierte Ventilpositionen auf den Status nicht quittiert zurückgesetzt werden.

[0073] Aus den genannten Gründen ist ein Online-Betrieb des Optimierungs-Algorithmus 13, d.h. einer Implementierung in die während der Wartung ablaufende Software vorzuziehen gegenüber der Alternative, den Optimierungs-Algorithmus im Vorfeld der Anwendung zur Berechnung der Abfolgen anzuwenden und Letztere bspw. im Motordatensatz abzulegen.

Reproduzierbarkeit des Schleppvorgangs [0074] Zur erfindungsgemässen Positionierung der Kurbelwelle in eine bestimmte Winkellage wird der Starter 40 jeweils nur für wenige Sekunden betrieben. Innerhalb eines derart kurzen Zeitraums tritt keine anhaltende Absenkung des Leistungsabgabevermögens der Fahrzeugbatterie auf. (Damit ist gemeint, dass das Leistungsabgabevermögen der Fahrzeugbatterie lediglich vom Momentanwert der Batteriespannung - die aufgrund des hohen Batteriestroms absinkt - abhängig ist, nicht aber durch eine bereits einflussnehmende vorausgegangene Batterieentladung.) Ein Zeitraum, in dem der Verbrennungsmotor 30 durch den Starter 40 geschleppt wird, erstreckt sich jeweils über wenige Sekunden. Daher ist die während eines solchen Vorgangs im (klarerweise nicht gefeuerten Betrieb) des Verbrennungsmotors 30 freigesetzte Wärmenergie im Verhältnis zu den darin vorhandenen Wärmekapazitäten entsprechend niedrig und deshalb keine anwendungsrelevante Temperaturerhöhung vorhanden, die etwa eine Einfluss nehmende Viskositätsänderung des Motoröls hervorrufen könnte. Zudem ergibt sich zwischen zwei Positionierungsvorgängen der Kurbelwelle eine gewisse Zeitdauer, nämlich in der das Einstellen der Ventilspiele ausgeführt wird. Über diese Zeitdauer hinweg vollzieht sich eine Regeneration der Starterbatterie, die im Wesentlichen auf deren Abkühlung beruht.

Ablauf des Schleppvorgangs und das Auslaufen der Kurbelwellendrehung nach dem Abschalten des Starters [0075] Sowie der Servicetechniker auf dem Bediengerät 20 des sich bereits im entsprechenden Wartungsmodus befindenden Systems den Bedienknopf C zum Motorschleppen betätigt, wird die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 30 durch den Starter 40 gedreht. Nach einer kurzen Zeit von ca. einer bis max. fünf Sekunden ergibt sich ein periodischer Drehzahlverlauf. Ebenso ist die vom Starter 40 an den Verbrennungsmotor 30 abgegebene Schleppleistung periodisch. In einer vereinfachten Betrachtung ergibt sich aufgrund der bei steigender Drehzahl zunehmenden Reibung in einer sehr groben Näherung eine konstante Schleppdrehzahl resp. Kurbelwellendrehzahl.

[0076] Im Zeitdiagramm der Fig. 4 ist die Kurbelwellendrehzahl gegenüber der Zeit t aufgetragen. Der Starter 40 wird zu einem Zeitpunkt t < 0 für die Dauer L betätigt. Nach kurzer Zeit, d.h. ab dem Zeitpunkt t = 0, ergibt sich eine um einen Gleichanteil bestehende Drehzahlschwankung, wie dies in Fig. 4 im linken Teil des Drehzahlzeitprofils qualitativ dargestellt ist. Während eines bestimmten Zeitraums bzw. eines bestimmten Kurbelwellen-Winkelbereichs liegt in einem Zylinder (bzw. bei einem Verbrennungsmotor mit einer entsprechend hohen Zylinderanzahl kann das auch überdeckend an mehreren Zylindern erfolgen) eine Kompressionsphase vor, was klarerweise zu einer Drehzahlreduzierung führt. Wird die Kurbelwelle über den Zündwinkel des betreffenden Zylinders hinweggedreht, gelangt der Zustand des betreffenden Zylinders unmittelbar in die Expansionsphase und verbleibt hierin über einen gewissen Kurbelwellen-Winkelbereich. Innerhalb des letztdefinierten Winkelbereichs trägt ein hoher Anteil der zuvor aufgebauten Kompressionsenergie zu einer Beschleunigung der Kurbelwelle resp. zu einer Drehzahlerhöhung bei. (Ein anderer Anteil tritt im Zuge der im Zylinder vorliegenden Reibung und ein weiterer Anteil tritt im Zuge der vorausgegangenen Kompression als Wärme aus dem relevanten System aus.). Die Drehzahl-Periodendauer ergibt sich als Quotient der Kurbelwellendrehzahl und der Anzahl der verschiedenen Zündwinkel und einem Faktor f. Bei einem 2-Taktmotor hat der Faktor den Wert 1; bei einem 4-Taktmotor gilt f = 0,5.

[0077] Nachdem ein periodischer Drehzahlverlauf vorliegt, wird die Stromzufuhr des Starters 40 bei einer wählbaren jedoch genau definierten Kurbelwellen-Winkellage durch Vorgabe einer zum erfindungsgemässen System gehörenden Softwarefunktion unterbrochen. In der Diagrammdarstellung ist der Zeitabschnitt mit deaktiviertem Starter 40 als f.2 gekennzeichnet. In diesem Abschnitt t2 wird dem Drehmassensystem von aussen (vom Starter 40) keine Leistung mehr zugeführt. Aufgrund der noch im System vorhandenen Energie setzt sich die zyklische Drehbewegung bei abklingendem DrehzahlZeitprofil über eine gewisse Zeitdauer fort. Während des ersten Kurbelwellen-Positionierungsvorgangs könnte bspw. die Stromzufuhr des Starters 40 exakt bei der Erkennung der Referenzlage am Schwungrad abgeschaltet werden. Gewählt werden sollte allerdings keine Position, in der sich einer der Zylinder in einem Totpunkt bzw. einer dazu nahegelegenen Winkelposition befindet. Besonders unvorteilhaft wäre das Abschalten in einer Zündwinkelposition bzw. einer geringfügig kleineren Winkelposition. Wie erwähnt, wird ab dem zweiten Kurbelwellen-Positionierungsvorgang die Abschaltvorgabe des Starters 40 durch den Optimierungs-Algorithmus 13 mitbestimmt.

[0078] Wird der Starter 40 bei Vorliegen des gleichen Drehzahl-Zeitprofils und an der gleichen Kurbelwellen-Winkellage abgeschaltet, so liegt zum Abschaltzeitpunkt in dem zu betrachtenden Drehmassen-Pneumatik-System eine reproduzierbare Menge an Rotations- und Kompressionsenergie vor. Für den während des Abklingvorgangs t2 erfolgenden Drehzahlverlauf bestehen drei Haupteinflüsse, die bei gleichen Umgebungsbedingungen mit einer relativ hohen Genauigkeit reproduzierbar sind. a) Die Reibung: Abhängigkeit von der Drehzahl und der Kurbelwellen-Winkellage. (Der temperaturbedingte Einfluss auf die Reibung ist während der bestimmungsgemässen Anwendung der Erfindung reproduzierbar.) b) Durch die Kolbenbewegung in den zeitweise allseitig geschlossenen Ventilkanälen eines Zylinders erfolgt im vorliegenden mechanisch-pneumatischen System ein Energieaustausch zwischen Kompressions- und Rotationsenergie. Daher liegen während des generellen Trends einer Drehzahlabnahme Zeiträume (bzw. Winkelbereiche) vor, in denen ein Drehzahlanstieg erfolgt. Gleichermassen liegen Zeiträume (bzw. Winkelbereiche) vor, in denen eine besonders starke Drehzahlabnahme erfolgt. c) Der im Zylinder eingeschlossenen Luft wird die innerhalb der Kompressionsphase zugeführte Leistung während der Dekompressionsphase nicht mehr vollständig zur Überwindung der Reibung und der Beschleunigung des Drehmassensystems freigesetzt, sondern ein gewisser Anteil wird als Wärme (hauptsächlich über die Zylinderbuchsen) abgeführt.

[0079] Bei entsprechend weit abgesunkener Drehzahl ist die damit einhergehend abgesunkene Rotationsenergie des Drehmassensystems nicht mehr ausreichend, um die zur Überschreitung des unmittelbar folgenden Zündwinkels erforderliche Kompressionsenergie aufzubringen. In diesem Fall dreht sich die Kurbelwelle bis zu derjenigen Winkelposition, in der die Rotationsenergie aufgebraucht ist. Liegt in dieser Winkelposition bereits eine Kompressionsenergie von ausreichender Grösse für das Aufbringen des Losreissmoments der Kurbelwelle vor, kommt es zu einer unmittelbaren Drehrichtungsumkehr der Kurbelwelle. Aufgrund der Drehrichtungsumkehr erfolgt nunmehr in einem anderen Zylinder die Kompression von Luft. Dieser Vorgang kann mehrfach hintereinander auftreten bevor die Drehung der Kurbelwelle im Zeitpunkt T4 endgültig zum Erliegen kommt. Innerhalb des Zeitabschnitts tß ist das Auftreten jeweiliger der Drehrichtungsumkehrungen durch Pfeile gekennzeichnet. Zu beachten ist an dieser Stelle, dass die vermeintlich aus den Diagrammen zu erkennenden Zeitdauern zw. den Drehzahl-Extrema und den Drehzahl-Nulldurchgängen nicht massstabsgetreu wiedergegeben sind.

Entscheidend für das erfindungsgemässe System ist die Kenntnis [0080] i) der Kurbelweilen-Winkellage, welche diese am Ende eines Positionierungsvorgangs eingenommen hat. ii) der Gesamtanzahl j an Zündwinkeln, die nach dem Abschalten des Starters vollständig überwunden worden sind.

Zur Bedeutung des Begriffs vollständig überwunden: [0081] Kommt beim Ausdrehen der Kurbelwelle aus derjenigen Drehrichtung, in die eine Beschleunigung durch den Starter möglich ist, bei einem Winkel, der annähernd den Wert des Zündwinkels phi_ZWi hat, zum Erliegen, so liegt der einfachere Fall A vor.

[0082] In dem anderen Fall B kann bspw. beim Ausdrehen der Zündwinkel phi_ZWi zunächst überwunden werden, jedoch der in Bezug auf die Weiterdrehung nachfolgende Zündwinkel nicht mehr. Kommt es hierbei zu einer Drehrichtungsänderung, kann der Zündwinkel phi_ZWi mit Sicherheit nicht mehr überwunden werden. Sofern bei dieser Letzt genannten Bewegung die Kurbelwellendrehung endgültig zum Erliegen kommt, geschieht dies an einer Winkelposition, die geringfügig grösser als der Zündwinkel phi_ZWi ist.

[0083] Im gegebenen jedoch allgemein gehaltenen Beispiel kann der Zündwinkel phi_ZWi im Fall A nicht vollständig überwunden werden und auch nicht im Fall B, Ferner wird durch das Beispiel aufgezeigt, dass die Positionierung der Kurbelwelle nicht auf exakte Zündwinkel, sondern innerhalb einer einen Zündwinkel umschliessenden Bandbreite erfolgt.

[0084] Innerhalb der für diese Art der Wartung - dem Kontrollieren und dem ggf. Nachstellen der Ventilspiele - zulässigen Bereich der Öltemperatur sind die benötigten Energieanteile, die zur Überwindung der Zündwinkel wesentlich grösser als die Anteile zur Überwindung der mechanischen Reibung. Nach einem Abschalten des Starters 40 erreicht deshalb die Kurbelwelle immer eine solche Endposition, die in Bezug auf die vor dem zum Erliegen kommen der abklingenden Drehbewegung nah bei der Überschreitung eines Zündwinkels liegt, wobei die Endwinkellage je nach der dem Stillstand unmittelbar vorausgegangenen Drehrichtung etwas kleiner oder etwas grösser als ein Zündwinkel ist.

Verdeutlichung anhand eines einfachen fiktiven Zahlenbeispiels [0085] Es handle sich um einen Verbrennungsmotor mit folgenden Zündwinkeln: phi_ZW1 = 60°, phi_ZW3 = 240°, phi_ZW4 = 420° und phi_ZW2 = 600°.

[0086] Bereits zu Beginn dieses gedachten Vorgangs sei das Ausdrehen der Kurbelwelle nahezu abgeschlossen, da die im betrachteten Drehmassen-Pneumatik-System enthaltene Energie nahezu aufgebraucht ist. Ferner drehe sich die Kurbelwelle in derjenigen Drehrichtung, die ihr durch das Schleppen mit dem Starter 40 aufgeprägt werden würde, [0087] Szenario 1: Die Kurbelwelle kann den Zündwinkel phi_ZW1 = 60° des Zylinders 1 nicht mehr überwinden und kommt in der Winkellage von bspw. 50° zum Stillstand.

[0088] Szenario 2: Die Kurbelwelle kann den Zündwinkel phi_ZW1 = 60° des Zylinders 1 nicht mehr überwinden und bei einer Winkellage von bspw. 55° erfolgt eine Drehrichtungsumkehr. Dadurch erfolgt im Zylinder 1 eine Expansion der zuvor komprimierten Luft. Hierdurch dreht sich die Kurbelwelle über die Winkelposition von 0° hinweg und bewegt sich in den Winkelbereich, in dem aufgrund der vorliegenden Drehrichtung beim Zylinder 2 eine Luftkompression erfolgt, hinein und bleibt bspw. an der Winkelposition 610° stehen.

[0089] Erfolgt das zum Erliegen-Kommen der Kurbelwellendrehung ausgehend von der regulären Drehrichtung des Verbrennungsmotors, geschieht dies an einer Winkelposition, die geringfügig kleiner als ein Zündwinkel ist. Geschieht dies ausgehend von der entgegengesetzten Drehrichtung tritt ein Stillstand der Kurbelwelle bei einer Winkelposition ein, die geringfügig grösser als ein Zündwinkel ist.

Abschalten des Starters bei der Kurbelwellen-Winkellage phi_Starter_Off_0 [0090] Rotiert das Drehmassensystem des Verbrennungsmotors nach dem Vorliegen einer Stabilisierung des Schleppbetriebs mit dem gleichen Drehzahl-Zeitprofil bzw. vereinfacht ausgedrückt mit der gleichen mittleren Drehzahl, und wird der Starter 40 an der gleichen Kurbelwellen-Winkellage phi_Starter_Off_0 abgeschaltet, so liegen in dem zu betrachtenden System jeweils reproduzierbare Mengen an Rotations- und Kompressionsenergie vor. Doch auch der sich aus dieser Anfangssituation der Betrachtung vollziehende Ablauf ist reproduzierbar und zwar ergeben sich hinsichtlich der Rotationsenergie, der Kompressionsenergie sowie der Winkelgeschwindigkeit reproduzierbare Zeitverläufe und gleichbedeutend reproduzierbare Verläufe dieser drei genannten Grössen über der Kurbelwellen-Winkellage. Dadurch ergibt sich für ein relativ eng bemessenes Intervall eines mehrere Vollumdrehungen umfassenden kumulierten Gesamtwinkels phi_KW_sum_0 um den sich die Kurbelwelle nach dem Abschalten des Starters weiter dreht, bis die Drehbewegung - nach ggf. mehrfacher Drehrichtungsumkehr - zum Erliegen kommt und demzufolge liegt für eine relativ eng bemessene Bandbreite der Endposition der Kurbelwellen-Winkellage phi_KW_final_O eine sehr hohe Reproduktionsrate vor.

Derselbe Sachverhalt kann alternativ beschrieben werden: [0091] Nach dem Abschalten des Starters 40 vollzieht sich das Ausdrehen des Drehmassen-Pneumatik-Systems unter einer vollständigen Überschreitung von (n-1) Zündwinkeln, wohingegen der darauffolgende Zündwinkel nicht mehr vollständig überwunden werden kann. Zur Reproduzierbarkeit des nicht mehr vollständig überwundenen Zündwinkels, kann die Winkellage, an der das Abschalten des Starters 40 erfolgt, auschlaggebend sein. Folglich empfiehlt sich eine genaue Einhaltung der Kurbelwellen-Winkellage, bei der das Abschalten des Starters 40 erfolgt. (Klarerweise ist das genaue Einhalten der Winkellage, in der eine Stromunterbrechung für den Starter erfolgen soll, sehr einfach. Allerdings ist das von dem Starter 40 - auch bei Vorliegen seines stationären Betriebszustands - abgegebene Drehmoment nicht unabhängig von der Winkellage seines Rotors. Allerdings ist diese Asymmetrie auch für das erfindungsgemässe System anwendungstechnisch unerheblich.) [0092] Wie bereits dargelegt, liegt die Endposition der Kurbelwelle immer in einem Bereich solcher Winkellagen, bei der sich ein Zylinder (bzw. bei Verbrennungsmotoren mit entsprechend vielen Zylindern mehrere Zylinder) in Bezug auf die zuletzt erfolgte Drehrichtung in der Kompressionsphase befindet (befinden).

[0093] Abschalten des Starters bei der Kurbelwellen-Winkellage: phi_Starter_Off_i = phi_Starter_Off_0 + k * delta (phi_ZW) [0094] Wird nach dem Vorliegen eines stabilisierten Schleppbetriebs der Starter 40 in einer anderen Kurbelwellen-Winkellage phi_Starter_Off_i = phi_Starter_Off_0 + k * delta (phi_ZW), wobei k * delta (phi_ZW) ein ganzzahliges Vielfaches des Zündwinkelabstandes, d.h. des Abstandes zweier benachbarter Zündwinkel, des betreffenden Verbrennungsmotors 30 ist, dann vollzieht sich aufgrund der hinsichtlich der auf die Zündwinkellagen vorliegenden Symmetrie des zu betrachtenden Drehmassen-Pneumatik-Systems in Bezug auf den Abschaltzeitpunkt des Starters 40 ein sich lediglich um eine Phasenverschiebung unterscheidenden, aber ansonsten gleicher Ablauf wie bei einem Abschalten des Starters 40 bei der Kurbelwellen-Winkellage phi_Starter_Off_0 vor. Eine solche Symmetrie des Drehmassensystems liegt vor, weil das Schwungrad den weitaus grössten Anteil des Gesamt-Massenträgheitsmoments des Drehmassensystems darstellt und der Kurbeltrieb aufgrund gleichmässig verteilter Zündwinkel ebenfalls ein symmetrisch ausgeglichenes Drehmassensystem darstellt und damit insgesamt ein nahezu rotationssymmetrisches Drehmassensystem vorliegt. Eine Symmetrie des Pneumatiksystems liegt aufgrund gleichmässig verteilter Zündwinkel und aufgrund in Bezug auf den Zündwinkel eines beliebigen Zylinders i den gleichen Ventilhebungskurven der dem Zylinder i zugehörenden Einlass- und Auslassventilen vor. Da die Phasenverschiebung ein ganzzahliges Vielfaches des Zündwinkelabstandes beträgt, erreicht die Kurbelwelle eine Endposition in der Winkellage phi_KW_final_i = phi_Starter_Off_0 + k * delta (phi_ZW) + phi_KW_sum_0.

[0095] Zusammengefasst gilt unter der Voraussetzung, dass vergleichbare Ausgangsbedingungen vorliegen:

Wird der Starter 40 in der Kurbelwellen-Winkellage phi_Starter_Off_0 abgeschaltet, wodurch beim Auslaufen der Kurbelwellendrehung eine Anzahl von (n-1) Zündwinkel überwunden werden und schliesslich die Kurbelwelle in einer eng bemessenen Bandbreite des darauf folgenden Zündwinkels zum Stillstand kommt, dann führt das Abschalten des Starters 40 in der Winkellage phi_Starter_Off_i = phi_Starter_Off_0 + k * delta (phi_ZW), wobei k * delta (phi_ZW) ein ganzzahliges Vielfaches des Zündwinkelabstandes ist, dazu, dass die Kurbelwelle in einer eng bemessenen Bandbreite des n-ten Zündwinkels zum Stillstand kommt.

Anwendung des Zusammenhangs auf die Winkelvorgabe für das Abschalten des Starters Möglichkeit 1: Berechnung über Winkelwerte [0096] Zu Beginn einer Wartung liegt keine Information über den Wert des Gesamtwinkels phi_KW_sum_0 (s. o.) vor. (Innerhalb einer Wartung ist davon auszugehen, dass sich die Ausgangsbedingungen unwesentlich ändern und daher eine Reproduzierbarkeit des Ausdrehvorgangs der Kurbelwelle vorliegt. Allerdings ist nicht davon auszugehen, dass bei den verschiedenen Wartungen gleiche Ausgangsbedingungen vorliegen.) Deshalb erfolgt das erste Abschalten des Starters 40 zu einem vordefinierten Wert phi_ Starter_Off_0. (In Bezug auf die Zündwinkel wurden im vorausgegangenen Text Restriktionen und Empfehlungen darüber gegeben aus welchem Winkelbereich phi_Starter_Off_0 gewählt werden sollte.) Sobald der erste Positionierungsvorgang innerhalb einer Wartung abgeschlossen ist, kann über die zum erfindungsgemässen System vorhandene Sensorik und in einer in der zum erfindungsgemässen System gehörenden Software implementierte Berechnung der Wert phi_KW_final_O ermittelt werden.

[0097] Ist das Wertepaar (phi_Starter_Off_0; phi_KW_final_O) bekannt und liegt der durch den Optimierungs-Algorithmus 13 ermittelte optimale Zündwinkel phi_KW_final_optvor, kann die jeweils nächste Kurbelwellen-Winkellage, in der nach der Erreichung eines stationären Schleppbetriebs der Starter zwecks Positionierung der Kurbelwelle abgeschaltet werden soll, auf einfache Weise errechnet werden. In einer idealisierten, jedoch praktikablen Betrachtung liegt zwischen den Endpositionen der Kurbelwellen-Winkellagen phi_KW_final_O und phi_KW_final_opt eine Winkeldifferenz derselben Grösse vor wie zwischen der bekannten Kurbelwellen-Winkellage phi_Starter_Off_0, in der das vordefinierte Abschalten des Startes erfolgte und der zu ermittelnden Kurbelwellen-Winkellage phi_Starter_Off_opt. Damit gilt: phi_Starter_Off_opt = phi_KW_final_opt - phi_KW_final_0 + phi_Starter_Off_0 [0098] Alternativ kann unter Nutzung des bestimmbaren mehrere Vollumdrehungen umfassenden kumulierten Gesamtwinkels phi_KW_sum_0 die Winkellage phi_Starter_Off_opt, in der das Abschalten des Startes zu erfolgen hat, berechnet werden zu phi_Starter_Off_opt = phi_KW_final_opt - phi_KW_sum_0 Möglichkeit 2: Berechnung über die Anzahl überschrittener Zündwinkel [0099] Nach dem Abschalten des Starters 40 könnte im erfindungsgemässen System während des Ausdrehvorgangs die Anzahl der überschrittenen Zündwinkel hochgezählt werden, wobei sicherzustellen ist, dass in einer solchen Hochzählung derjenige Zündwinkel phi_KW_final_i in dessen Nahbereich die Kurbelwelle zum Stehen kommt genau einmal mitgezählt wird.

[0100] Die beiden erläuterten Möglichkeiten zeigen exemplarisch, dass mit den zuvor dargestellten Ausführungsformen des erfindungsgemässen Systems eine Festlegung solcher Kurbelwellen-Winkellagen möglich ist, bei denen eine Abschaltung des Starters 40 zu jeweils zielführenden Positionierungen der Kurbelwelle vorliegt.

[0101] In einer Mobilen Arbeitsmaschine besteht in der Regel zwischen der Kurbelwelle des als Primärantrieb dienenden Verbrennungsmotors 30 und Abtrieben, die hohe Anteile der Antriebsleistung aufnehmen z.B. der Triebwelle einer Hydraulikpumpe, eine Verbindung, die nicht über eine Kupplung getrennt werden kann. Häufig sind hier auch mehrere Hydraulikpumpen vorhanden, deren Triebwellen jeweils über individuell angepasste feste Übersetzungsverhältnisse über ein sogenanntes Pumpenverteilergetriebe mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 30 verbunden sind. Eine solche Einheit, bestehend aus dem als Primärantrieb dienenden Verbrennungsmotor 30, dem Pumpenverteilergetriebe und den darüber angetriebenen Hydraulikpumpen, wird oftmals als Antriebsaggregat bezeichnet.

[0102] Diese Gegebenheit übt natürlich auf das erfindungsgemässe System selbstverständlich einen Einfluss aus. Im Fall eines Antriebsaggregats liegt ein Drehmassen-Pneumatik-Hydraulik System vor. Allerdings stellt das keinen Hinderungsgrund einer Anwendung des erfindungsgemässen Systems im Bereich Mobilen Arbeitsmaschinen dar. Denn die Startereinrichtung muss klarerweise per se zur Erfüllung ihrer Grundfunktion, nämlich zum Hochschleppen des Verbrennungsmotor anlässlich des Motorstarts entsprechend leistungsstark ausgelegt sein. Insofern sind diesbezüglich die Belange auch für den erfindungsgemässen Einsatz der Startereinrichtung abgedeckt.

[0103] Das im Schleppbetrieb zusätzlich aufzubringende Drehmoment aufgrund der mitzudrehenden Hydraulikpumpen ist im Wesentlichen abhängig von der Drehzahl und der Temperatur des Hydrauliköls, jedoch nahezu unabhängig von den Triebwellen-Winkelpositionen der vorhandenen Hydraulikpumpen. Der Grund für Letzteres ist, dass bei einer Hydraulikpumpe unter Zuführung der mechanischen Leistung ein kontinuierlicher Fluss des Mediums Hydrauliköl von der Saugseite (Unterdruckseite) zur Oberdruckseite erfolgt und dabei im Unterschied zu den Zylindern des Verbrennungsmotors 30, welche im betrachteten Vorgang jeweilige Energiespeicher darstellen, liegt bei den Hydraulikpumpen kein Verhalten eines Energiespeichers vor. Der aufgebaute Öldruck erfolgt klarerweise unter Energiezufuhr. Allerdings führt das Vorhandensein des Öldrucks zum Auftreten einer Ölleckage und wohingegen eine Rückführung von hydraulischer Leistung auf das Drehmassensystem nicht vorliegt.

[0104] Klar ist, dass unter gleichen Ausgangsbedingungen (Bauteilekonfiguration des Motors 30, Schleppdrehzahl &amp; Motoröltemperatur) bei der Anwendung des erfindungsgemässen Systems bei einem Verbrennungsmotor 30 nach dem Abschalten das Ausdrehen der Kurbelwelle länger andauert als dies bei einem identischen jedoch einem Antriebsaggregat zugehörigen Verbrennungsmotor der Fall ist. Unter der Annahme das Kurbelwellen-Drehzahl-Zeitprofil habe den qualitativen Verlauf des oben angeordneten Diagramms der Fig. 5, dann würde sich für einen identischen jedoch in einem Antriebsaggregat eingebauten Verbrennungsmotor 30 tendenziell bei moderater Zusatzschlepplast das mittlere oder das im Fall einer hohen Zusatzschlepplast im unteren Diagramm dargestellte Kurbelwellen-Drehzahl-Zeitprofil ergeben. Ein derart schnelles Abklingen des Ausdrehens, was die Reproduzierbarkeit dieses Vorgangs signifikant abstuft, ist deshalb auszuschliessen, weil aufgrund der Belange der eigentlichen Anwendung eines in einem Antriebsaggregat eingesetzter Verbrennungsmotor bei höherer Schlepplast mit einem grösseren Schwungrad (d.h. einem Schwungrad mit einem höheren Massenträgheitsmoment) ausgerüstet werden würde, und diese Massnahme ebenso der Zuverlässigkeit des erfindungsgemässen Systems direkt zu Gute kommt.

[0105] Die Beschädigung von in dem Antriebsaggregat zugehörigen Hydraulikpumpen ist durch die Benutzung des erfindungsgemässen Systems nicht zu befürchten, da die Drehung in der dem Betrieb nicht vorgesehenen Richtung nur bei niedrigen Drehzahlen erfolgt und jeweils nur über sehr kurze Zeiträume anhält. Ausserdem kann eine solche Drehrichtungsumkehr beim Abschalten des Verbrennungsmotors nach dem Ende eines jeden Arbeitseinsatzes der Mobilen Arbeitsmaschine erfolgen. Oftmals werden im Bereich Mobiler Arbeitsmaschinen Hydraulikpumpen eingesetzt, die ohnehin in beiden Drehrichtungen regulär betrieben werden können.

Folgende Ausbaustufen der Erfindung sind zudem denkbar: [0106] Damit niemand unbefugt oder unbeabsichtigt den Starter 40 über das Bediengerät 20 betätigt während der Servicetechniker die eigentliche Einstellung der Ventilspiele durchführt, wird am Bediengerät 20 die Möglichkeit einer softwaretechnisch basierten Verriegelung durch die Betätigung eines weiteren virtuellen Bedienknopfes bereitgestellt. Bei Bestehen dieser Verriegelung bleiben alle weiteren Funktionalitäten des erfindungsgemässen Systems erhalten; insbesondere können die Ventilpositionen quittiert werden, die dazu gedacht sind die Positionen der eingestellten Ventilspiele zu markieren. Eine Entriegelung kann durch ein gleichzeitiges Drücken von zwei oder drei virtuellen Bedienknöpfen erfolgen oder durch Eingabe eines Passworts.

[0107] Weitere Grafikelemente zum Markieren von Ventilen auf dem Graphical User Interface sind vorstellbar. Diese können zum Ouittieren solcher Ventilpositionen verwendet werden, deren Ventilspiel wissentlich korrekt eingestellt ist.

[0108] Anzeige/Anzeigemöglichkeit der diskreten und der kontinuierlichen Zustandsgrössen können vorgesehen sein, die einen Einfluss auf das momentane Funktionieren bzw. das momentane Nicht-Funktionieren des erfindungsgemässen Systems darstellen und/oder davor warnen, dass aufgrund des vorliegenden Zustands das Einstellung der Ventilspiele möglicherweise nicht zielführend sein könnte.

[0109] Bei der Benutzung des erfindungsgemässen Systems wird hinsichtlich der Motorsteuerung ein weiterer Betriebszustand eingeführt, da der originäre Betriebszustand, bei dem ein Starten des Verbrennungsmotors 30 erfolgen kann, auf die Belange der Erfindung abgeändert werden muss, z.B. dass die Bestromung des Starters 40 nicht über den Zünd schlüssel, sondern über das Bediengerät 20 ausgelöst wird und dass keine Kraftstoffeinspritzung erfolgt. Der Wartungsumfang einer Einstellung der Ventilspiele lässt sich wiederum in zwei Subzustände unterteilen: a) Der Kurbelwellenpositionierung b) Der eigentlichen Einstellung der Ventilspiele [0110] Je nach Ausstattung und dem Aufbau des für den eigentlichen Fährbetrieb vorhandenen Systems kann es für das erfindungsgemässe System vorteilhaft oder gar notwendig sein, dass weitere im Gesamtsystem enthaltene Funktionen hinsichtlich ihres Betriebsverhaltens an die Subzustände a) und b) angepasst werden. Ein Beispiel hierfür wäre eine etwaige elektrisch betriebene Motorschmierölpumpe. Im Zustand a) ist ein Betrieb dieser Pumpe, wie vor einem unmittelbar bevorstehenden Motorstartnützlich. Im Zustand b) ist hingegen eine Abschaltung der Pumpe vorteilhaft, damit während der Einstellung und Messung der Ventilspiele die Ventiltriebe nicht permanent von neu hinzuströmendem Öl benetzt werden.

[0111] Auch weitere Softwarefunktionen zur Initiierung des Starter-Abschaltezeitpunkts bei einer Kurbelwellen-Positionierung sind möglich. Nach einer Freigabe für das Abschalten des Starters wird der Starter 40 bei Erreichung an einer von der Software zu bestimmenden Kurbelwellen-Winkelposition abgeschaltet. Das Freigabekriterium kann in unterschiedlichen Ausbaustufen dargestellt werden. In einer einfachen Version erfolgt eine Freigabe nachdem der Starter 40 eine bestimmte Zeitdauer betrieben worden ist. Dabei wird diese in der Grössenordnung von wenigen Sekunden liegende Zeitdauer entsprechend gross gewählt, dass erfahrungsgemäss ein periodisches Drehzahl-Zeitprofil vorliegt. Alternativ dazu kann innerhalb eines bestimmten Zeitfensters die Freigabe für das Abschalten des Starters durch den Servicetechniker vorgenommen werden. Das tatsächliche Abschalten des Starters 40 wird auch hier von der Software zur Sicherstellung der Reproduzierbarkeit initiiert.

[0112] In einer Ausbaustufe kann das Ausgangssignal des Kurbelwellensensors ausgewertet werden z.B. durch Anwendung der Autokorrelationsfunktion. Sofern die Starterbatterie mit einem Sensor ausgestattet ist, kann der Zeitverlauf der Batteriespannung oder falls vorhanden der Zeitverlauf der Batteriestroms genutzt werden, um das Vorliegen des stationären Schleppbetriebs zu detektieren, da die während einer Kompressionsphase erhöhte Last und die während einer Dekompressionsphase reduzierte Last sich auch in den Istwerten der elektrischen Messgrössen zeigen.

Zusammenfassend ergeben sich durch die Erfindung die folgenden Vorteile: [0113] Das Positionieren der benötigten Kurbelwellen-Winkellagen wird von dem Servicetechniker über ein Bediengerät 20, vorzugsweise einem zur Motordiagnose ohnehin erforderlichen portablen Rechner ausgelöst und erfolgt automatisch.

[0114] Die aktuell benötigten Kurbelwellen-Winkellagen werden von der Software ermittelt. Der Servicetechniker muss nicht einmal diese Werte in einem Wartungsbuch heraussuchen und in das Bediengerät 20 eingeben, wodurch diesbezügliche Verwechslungen ausgeschlossen sind.

[0115] Bei den durch das erfindungsgemässe System festzulegenden Kurbelwellen-Winkellagen kommt ein Optimierungs-Algorithmus 13 zum Einsatz. Dadurch kann die Einstellung der Ventilspiele mit einer minimalen Anzahl von Kurbel-wellen-Positionierungen erfolgen, auch wenn der Servicetechniker selektiv bestimmte Ventilspieleinstellungen wiederholen möchte. Durch den Optimierungs-Algorithmus 13 wird vermieden, dass bei einem nicht gänzlich auszuschliessenden Verfehlen einer bestimmten Soll-Winkellage der Kurbelwelle die komplette Prozedur der Kurbelwellen-Positionierung wiederholt werden muss.

[0116] Die Positionen derjenigen Ventile, deren Ventilspiel bestimmungsgemäss eingestellt werden kann, werden dem Servicetechniker auf dem Bediengerät 20 angezeigt.

[0117] Das erfindungsgemässe System bietet weitere Funktionalitäten, die weitere Verwechslungsrisiken stark vermindern: - Quittierung und verbleibendes Anzeigen von Ventilpositionen an denen das Ventilspiel bereits eingestellt worden ist. - Die Anordnung der auf dem Bediengerät 20 anzuzeigenden Elemente richtet sich nach der Anordnung der realen Elemente am Verbrennungsmotor 30. - Die Orientierung des auf dem Bediengerät 20 abgebildeten Verbrennungsmotors 30 kann auf die tatsächliche Sicht zum realen Verbrennungsmotor 30 abgeglichen werden, die der Servicetechniker auf Letzteren hat, wenn er das Bediengerät 20 betätigt. Der Verbrennungsmotor 30 kann nur von einer Seite in Augenschein genommen werden. Auf dem im Display (Fig. 3) abgebildeten Motor ist zu erkennen, dass sich das Schwungrad 25a der linken und die Ölfilter 25b auf der rechten Seite befinden. Angenommen aus der Perspektive betrachtet, hätte der reale Verbrennungsmotor 30 eine andere Einbauorientierung und die Möglichkeit einer Orientierungsanpassung auf dem Bediengerät 20 sei nicht gegeben. Sodann müsste der Servicetechniker ständig auf die entgegengesetzte Anordnung achten, die beim realen Motor und dessen Abbildung auf dem Bediengerät besteht.

[0118] Die Verwendung des erfindungsgemässen Systems ist bei Mobilen Arbeitsmaschinen besonders vorteilhaft, weil deren Wartung nahezu ausschliesslich an deren Einsatzort erfolgt. Während einer Wartung kommt häufig der gesamte

Prozess, in welchem die Mobile Arbeitsmaschine eingebunden ist zum Erliegen. Folglich kommt einer zügigen Erledigung der Wartung eine besonders hohe Bedeutung zu.

[0119] Für das erfindungsgemässe System werden keine zusätzlichen Komponenten im Bereich der Aktuatorik und benötigt.

[0120] Für das erfindungsgemässe System können bestimmte Softwaremodule, die für die eigentliche Motoranwendung ohnehin vorhanden sind, mitgenutzt werden. Der zusätzliche Software umfang kann grösstenteils auf dem Motorsteuergerät 10 implementiert werden bis dahingehend, dass auf dem Bediengerät 20 lediglich die Softwareschnittstelle und die Grafikelemente untergebracht sind.

[0121] Die erfindungsgemässe Systemlösung kann ohne Zusatzkosten für zukünftige Motorgenerationen weiter verwendet werden und sogar für den bereits bestehenden Motorbestand genutzt werden, sofern die zur Erfassung der Kurbelwellen-Winkellagen eingesetzte Sensorik die zuvor dargelegten Anforderungen erfüllt. Trifft Letzteres nicht zu, ist lediglich eine sich auf diese Sensorik beschränkende Nachrüstung erforderlich.

[0122] In Summe werden eine extrem hohe Zeitersparnis, deutlich bequemere Arbeitsbedingungen sowie ein Beitrag zur Vermeidung von Verwechslungen erzielt.

[0123] Das erfindungsgemässe Verfahren kann auf sämtliche Bauformen von Hubkolbenmotoren angewendet werden, deren Ventiltrieb durch das Drehen einer Nockenwelle ausgelöst wird und zwar unabhängig - von dem genauen Aufbau des Ventiltriebs - von der Zylinderanzahl - 2-Takt oder 4-Takt - vom eingesetzten Kraftstoff - von der Motoranwendung (stationär, mobil, maritim etc.) [0124] Insbesondere kann das Verfahren auch für bereits bestehende Verbrennungsmotoren angewendet werden, indem die für das erfindungsgemässe System benötigten zusätzlichen Softwarefunktionen auf dem bereits bestehenden Motorsteuergerät nachträglich hinzugefügt bzw. implementiert werden.

[0125] Allgemein ist die Verfahrensausführung bei der Montage, einer Generalüberholung des Motors, einem Servicefall (Wartung oder Reparatur) in einer Werkstatt oder wie bei Mobilen Arbeitsmaschinen üblich am Einsatzort vorstellbar.

Claims (16)

1. Patentansprüche

   1. Verfahren zum automatischen Positionieren der Winkellage der Kurbelwelle und/oder Nockenwelle eines Verbrennungsmotors für die Einstellung des Ventilspiels, wobei mittels eines Steuerungssystems ein Schleppmoment auf den Verbrennungsmotor aufgebracht wird, um die Kurbelwelle in eine definierte Winkellage zu positionieren, in der das Ventilspiel eines oder mehrerer Ventile des Verbrennungsmotors einstellbar ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Schleppmomentes der Starter des Verbrennungsmotors angesteuert wird.
3. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungssystem wenigstens ein Motorsteuergerät und/oder wenigstens ein zusätzliches Bediengerät umfasst, wobei bevorzugt ein Grossteil und besonders bevorzugt alle der notwendigen Steuerungsfunktionen für die Verfahrensausführung auf dem Motorsteuergerät implementiert sind und das Bediengerät die visuelle Ein- und Ausgabeschnittstelle des Steuerungssystems bildet.
4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Steuerungssystems vor der Verfahrensausführung eine Deaktivierung einer Zündschlüsselfunktionsmechanik und/oder eines Motorstartknopfes und/oder einer Start-/Stopp-Automatik und/oder der Kraftstoffeinspritzung und/oder einer Fremdzündung der Zylinder erfolgt.
5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Bediengerät um ein externes Gerät handelt, das über eine Kommunikationsschnittstelle mit dem Motorsteuergerät des Verbrennungsmotors verbindbar ist und von diesem notwendige Motorparameter ausliest bzw. etwaige Steuerungsfunktionen des Motorsteuergerätes, wie bspw. das Betätigen des Starters, auslöst.
6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Winkellage der Kurbelwelle durch eine Sensorik an der Kurbelwelle und/oder des Schwungrades und/oder der Nockenwelle unmittelbar oder mittelbar erfasst oder aus einem oder mehreren Messwerten berechnet wird.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass unter Berücksichtigung der Ist-Winkellage der Kurbelwelle und in Abhängigkeit eines Zündwinkels der Abschaltpunkt für das Deaktivieren des Starters bestimmt wird.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn des Verfahrens ermittelt wird, um welchen Auslaufdrehwinkel die Kurbelwelle nach Deaktivierung eines aufgebrachten Schleppmomentes, insbesondere Abschalten des Starters, weiterdreht, wobei unter Berücksichtigung des Auslaufdrehwinkels die exakte Winkellage bestimmt wird, bei der durch Abschalten des Schleppmomentes und Auslaufen der Kurbelwelle die gewünschte SollWinkellage der Kurbelwelle erreicht wird.
9. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Starter mindestens so lange angesteuert wird, bis ein periodisches Drehzahl-Zeitprofil vorliegt, wobei das Vorliegen eines entsprechenden Betriebsprofils vorzugsweise anhand der Kurbelwellendrehzahl und/oder der Speisespannung bzw. Stroms des Starters ermittelt wird.
10. 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungssystem mittels eines speziellen Algorithmus in Abhängigkeit des ermittelten Auslaufdrehwinkels und unter Berücksichtigung der noch einzustellenden Ventile eine anzufahrende Winkellage der Kurbelwelle bestimmt, die eine Einstellung des Ventilspiels einer maximal hohen Anzahl an noch einzustellenden Ventilen ermöglicht.
11. 11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungssystem, insbesondere das Bediengerät, für jede angefahrene Winkellage der Kurbelwelle dem Bedienet’ signalisiert, für welche Ventile in der jeweiligen Winkellage eine Einstellung des Ventilspiels erfolgen kann.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalisierung mittels eines auf einem Anzeigeelement des Steuerungssystems, insbesondere des Bediengerätes, eingeblendeten Schaubildes des Verbrennungsmotors erfolgt, wobei der Bediener die Anzeigeperspektive des Schaubildes vorzugsweise an seine Relativposition gegenüber dem Verbrennungsmotor anpassen kann, und wobei das Schaubbild vorzugsweise auf Grundlage vom Motorsteuergerät ausgelesener Motorparameter generiert wird.
13. 13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bediener über ein Eingabemittel des Steuerungssystems, insbesondere des Bediengerätes, diejenigen Ventile markieren kann, für die eine Einstellung des Ventilspiels ausgeführt wurde, wobei vorzugsweise eine Markierung der Ventile nur dann möglich ist, wenn deren Ventilspiel in der aktuellen Ist-Winkellage einstellbar ist.
14. 14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Steuerungssystem ein Prüfung erfolgt, ob eine Messung und Einstellung der Ventilspiele auf Grundlage der in der Motorsteuerung verfügbaren Motorparameter sinnvoll erscheint, beispielsweise unter Berücksichtigung der Motortemperatur, Öltemperatur, Kühlmitteltemperatur.
15. 15. Steuerungssystem für die Ausführung des Verfahrens gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche.
16. 16. Externes Bediengerät für die Ausführung des Verfahrens gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche.