DE10115262C2 - Verfahren zur Ermittlung der Drehlage der Nockenwelle einer Verbrennungskraftmaschine - Google Patents
Verfahren zur Ermittlung der Drehlage der Nockenwelle einer VerbrennungskraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung der Phasenlage
einer Verbrennungskraftmaschine.
Bei Kraftstoffeinspritzsystemen, zum Beispiel Benzindirekteinspritzsystemen werden
rücklauffreie Hochdruckkraftstoffsysteme eingesetzt. Es werden Einzylinder-Hochdruck
pumpen eingesetzt, die den für die Einspritzung notwendigen Kraftstoffhochdruck von bis
zu 120 bar erzeugen. Der Kraftstoffdruck wird über einen Drucksensor überwacht, der ein
Steuersignal für die Einstellung des Kraftstoffdruckes mittels eines Magnetventils liefert.
Die Hochdruckpumpe sitzt auf der Nockenwelle der Verbrennungskraftmaschine und wird
über die Nockenwelle angetrieben. In Zukunft werden verstärkt Kraftstoffeinspritzsysteme
mit einer Einlaß- und/oder Auslaßnockenwellensteuerung zum Einsatz kommen.
Aus DE 42 30 616 A1 ist ein System zur Ermittlung der Phasenlage einer Verbrennungs
kraftmaschine bekannt, bei dem ein zweiter Aufnehmer oder ein zweiter Sensor vorgese
hen ist, der eine mit der Nockenwelle in Verbindung stehende Geberscheibe, die an ihrer
Oberfläche eine Bezugsmarke aufweist, abtastet. Da sich die Nockenwelle nur einmal wäh
rend eines Arbeitsspieles dreht, kann das Steuergerät aus dem vom Nockenwellensensor
gelieferten Signal mit einem einzigen Impuls pro Arbeitsspiel die Phasenlage der Brenn
kraftmaschine erkennen und eine Synchronisation durchführen.
Aus DE 44 18 578 A1 geht eine Einrichtung zur Erkennung der Phasenlage einer Verbren
nungskraftmaschine hervor, die ohne zweiten Sensor in Form eines Nockenwellensensors
auskommt, in dem unter bestimmten Bedingungen eine Überprüfung der Phasenlage durch
geführt wird, wobei diese Bedingung vorteilhafterweise das Wiedereinsetzen der sequenti
ellen Kraftstoffeinspritzung nach der Schubabschaltung ist. Im einzelnen wird dabei über
einen Segmentzeitvergleich ermittelt, ob die Drehzahl einzelner eingespritzter Zylinder in
der erwarteten Winkellage kommen und daraus auf richtige oder falsche Phasenlage ge
schlossen wird, wobei unter Segmentzeit eine Zeit zu verstehen ist, die verstreicht, wäh
rend sich die Kurbelwelle um einen Winkel dreht, der im allgemeinen als Segment be
zeichnet wird.
Aus DE 199 34 112 A1 ist eine Einrichtung und ein Verfahren zur Erkennung und Beein
flussung der Phasenlage einer Brennkraftmaschine bekannt. Mittels der Einrichtung zur
Steuerung bzw. zur Regelung einer Brennkraftmaschine mit einer Nockenwelle sowie einer
Kurbelwelle wird die Winkelstellung der Kurbelwelle mittels eines Aufnehmers und einer
Geberscheibe mit Bezugsmarke fortlaufend ermittelt. Über Kraftstoffeinspritzventile wird
der Kraftstoff direkt in die Brennräume der Verbrennungskraftmaschine eingespritzt; dabei
wird in den einzelnen Kraftstoffeinspritzventilen der Kraftstoff über eine Elektrokraftstoff
pumpe zugeführt. Die Versorgung der Kraftstoffeinspritzventile mit Kraftstoff erfolgt über
eine Verteilerschiene. Durch ein Steuergerät werden die Ausgangssignale des Aufnehmers
zur Bestimmung der Winkelstellung und zur Ermittlung der Drehzahl ausgewertet, wobei
das Steuergerät abhängig von der Winkelstellung Einspritz- und/oder Zündimpulse auslöst.
Gemäß der in DE 199 34 112 A1 vorgeschlagenen Lösung ist zur Erkennung der Phasenla
ge der Brennkraftmaschine ein Drucksensor vorgesehen, dessen Drucksignal einen cha
rakteristischen Lauf aufweist, wenn Kraftstoff-Luftgemisch durch den Kompressionsge
gendruck im Brennraum bei einer um 360° kurbelwinkelversetzten, falschen Phasenlage
von Zündung und Einspritzung zurückgeblasen wird. Dies führt beim Drucksensorsignal zu
einer signifikanten Erhöhung, was mittels des Steuergerätes detektiert wird, worauf dieses
eine Umsynchronisation von Zündung und Einspritzung um 360° Kurbelwinkel auslöst.
DE 199 47 764 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen des Ar
beitszustands eines Zylinders einer 6-Zylinder- oder einer 12-Zylinder-Verbrennungs
kraftmaschine. Ein mit einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine gekoppelter Ge
ber gibt pro Kurbelwellenumdrehung ein Gebersignal aus, welches dem Arbeitszustand des
ersten oder vierten bzw. des ersten oder des siebten Zylinders zugeordnet werden kann.
Eine insbesondere kurbelwellengekoppelt bzw. kurbelwellensynchronisiert antreibbare
Förderpumpe, insbesondere eine Förderpumpe eines Common-Rail-Einspritzsystems wird
in einem ersten Betriebszustand mit einer der Zylinderzahl entsprechenden Taktzahl und in
einem zweiten Betriebszustand mit einer der halben Zylinderzahl entsprechenden Taktzahl
betrieben.
Die Entwicklungstendenz bei modernen Brennkraftmaschinen verläuft dahingehend, daß
zunehmend Systeme eingesetzt werden, die eine Einlaß- und/oder Auslaßnockenwellenver
stellung ermöglichen. Die jeweilige Stellung der Einlaß- und der Auslaßventile an der Ver
brennungskraftmaschine ist zu ermitteln, um eine korrekte Füllungserfassung der einzelnen
Brennräume vornehmen zu können. Dies geschieht heute vorzugsweise mit einem oder
mehreren Phasensensoren, die entweder mechanisch mit der Nockenwelle verbunden sind
bzw. mit der Nockenwelle mitdrehen.
Angesichts des Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Ver
zicht auf einer Nockenwelle zugeordnete. Phasensensoren die Drehlage der Nockenwelle zu
erfassen.
Die Aufgabe wird gelöst gemäß den Merkmalen
nach Patentanspruch 1.
Die Vorteile der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung liegen vor allem darin, daß
durch Auswertung des Kraftstoffdrucksignals einer über die Nockenwelle angetriebenen
Kraftstoffpumpe auf die Drehlage der Nockenwelle unter Verzicht auf Phasengeber zu
rückgeschlossen werden kann, wobei insbesondere bei Verstellung der Drehlage der Noc
kenwelle eine Verschiebung des Zeitpunktes einer Druckänderung im Förderraum der
Hochdruckpumpe relativ zur Stellung der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine
detektiert wird. Damit besteht einerseits die Möglichkeit, auf einen separaten Phasengeber
zu verzichten, andererseits ist es möglich, bereits existierende Phasengeber an der Ver
brennungskraftmaschine durch die redundante Auswertung des Kraftstoffdrucksignals
ständig auf ihre Funktionstüchtigkeit zu überwachen.
Bei Einsatz einer Ein-Zylinder-Kraftstoffpumpe einer Brennkraftmaschine ist einmal pro
Umdrehung der Nockenwelle ein charakteristischer Druckanstieg zu beobachten. Aufgrund
der starren Kopplung zwischen Kraftstoffpumpe und Nockenwelle kann anhand des Zeit
punkts des Einsetzens des Druckanstiegs die Nockenwellenstellung ermittelt werden. Bei
Systemen mit Nockenwellenverstellmöglichkeit ändert sich nach Vornahme einer Verstel
lung auch der Zeitpunkt des Druckanstiegs in bezug auf die Stellung der Kurbelwelle und
damit auch relativ zur Zahnlücke zum Beispiel eines 60-2-Geberrades, die an Verbren
nungskraftmaschinen häufig eingesetzt werden.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend detaillierter erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 die Komponenten eines rücklauffreien Hochdruckkraftstoffsystems zur Ben
zindirekteinspritzung für eine Brennkraftmaschine,
Fig. 2 eine 3-Zylinder-Hochdruckpumpe mit Pulsationscharakteristik des geförderten
Volumenstromes,
Fig. 3 eine 1-Zylinder-Hochdruckpumpe mit Pulsationscharakteristik des entspre
chenden Förderstromes,
Fig. 4.1 den Verlauf des Förderraumdruckes einer Hochdruckpumpe, aufgetragen über
der Zeitachse,
Fig. 4.2 den Druckverlauf in einer Verteilerschiene bei nicht verstellter Nockenwelle
sowie bei einer 30°-Nockenwellenverstellung,
Fig. 4.3 die Impulsverläufe am Steuermagnetventil und den Verlauf des Kolbenhubes
der Hochdruckpumpe und
Fig. 4.4 die Einspritzimpulse der Kraftstoffventile einer 4-Zylinder-
Brennkraftmaschine.
Der Darstellung gemäß Fig. 1 sind die Komponenten eines Kraftstoffeinspritzsystems für
rücklauffreie Benzindirekteinspritzung in die Brennräume einer Verbrennungskraftmaschi
ne zu entnehmen.
Das rücklauffreie Hochdruckkraftstoff-Einspritzsystem für die Direkteinspritzung von
Benzin umfaßt einen hier schematisch angedeuteten Tank, in welchen eine Ansaugöffnung
2 einer Elektrokraftstoffpumpe 3 hineinragt. An ihrer Saugseite 4 saugt die Elektrokraft
stoffpumpe 3 Kraftstoff aus dem Tank 1 an und führt diesen an ihrer Druckseite 5 einem
der Elektrokraftstoffpumpe 3 nachgeschalteten Filter 6 zu. Vom Filter 6 aus erstreckt sich
ein Zuleitungssystem zu einem Magnetventil 8. Zwischen dem Magnetventil 8 und dem
Kraftstoff-Filter 6, welcher der Elektrokraftstoffpumpe 3 nachgeordnet ist, ist ein Nieder
druckregler 7 vorgesehen, der gleichfalls mit dem Tank 1 des Kraftfahrzeugs in Verbin
dung steht.
Das Magnetventil 8 ist zwischen einer Öffnungsstellung 8.1 und einer Schließstellung 8.2
hin- und her schaltbar. In Öffnungsstellung 8.1 des Magnetventils 8 ist das Pumpenmodul
9 mit der Elektrokraftstoffpumpe 3 und dem darin anstehenden unter Druck stehenden
Kraftstoff beaufschlagt, während in der Schließstellung 8.2 das Hochdruckpumpenmodul 9
von der Kraftstoffzuleitung über die Elektrokraftstoffpumpe 3 abgeriegelt ist.
Im Hochdruckpumpenmodul 9 ist eine hier in schematischer Wiedergabe dargestellte
Hochdruckpumpe 10 enthalten, deren Förderrichtung durch den mit Bezugszeichen 20 ge
kennzeichneten Pfeil wiedergegeben ist. Das Hochdruckpumpenmodul 9 gemäß der Dar
stellung in Fig. 1 umfaßt ein der Hochdruckpumpe 10 nachgeordnetes Rückschlagventil
11. Eingangs- und ausgangsseitig des Hochdruckpumpenmoduls 9 sind die Anschlüsse
einer Bypass-Leitung 12 vorgesehen, in der ein Überdruckventil 13 aufgenommen ist.
Mittels der Bypass-Leitung 12 können die im Hochdruckpumpenmodul 9 aufgenommenen
Komponenten Hochdruckpumpe 10 sowie Rückschlagventil 11 vor unzulässig hohen Be
triebsdrücken geschützt werden.
Dem Hochdruckpumpenmodul 9 nachgeschaltet, umfaßt das rücklauffreie Hochdruckkraft
stoffsystem zur Benzindirekteinspritzung in die Brennräume von Verbrennungskraftma
schinen eine mit Bezugszeichen 14 gekennzeichnete Verteilerschiene, der ein Drucksensor
15 zur Überwachung des in der Verteilerschiene 14 herrschenden Druckniveaus zugeordnet
ist. Von der Verteilerschiene 14 aus werden die einzelnen, den Brennräumen einer Ver
brennungskraftmaschine zugeordneten Einspritzventile 16, 17, 18 und 19 mit unter hohem
Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt. Bei Systemen mit Verteilerschiene 14 zur Di
rekteinspritzung von Benzin in gemischverdichtende Verbrennungskraftmaschinen liegen
in der Verteilerschiene 14 Drücke im Bereich von 100 bis 150 bar an. Anstelle der in Fig.
1 über die Verteilerschiene 14 versorgten vier Einspritzventile 16, 17, 18 und 19 können
bei V-Motoren zwei Verteilerschienen 14 vorgesehen sein, die die Zylinderbänke von V-
Motoren, seien es 6-Zylinder-V-Motoren, 8-Zylinder-V-Motoren oder 12-Zylinder-V-
Motoren, jeweils mit Kraftstoff versorgen. In der Darstellung gemäß Fig. 1 wurde auf die
Darstellung mehrerer zu versorgender Zylinderbänke verzichtet. Dort ist beispielhaft le
diglich eine Verteilerschiene 14 dargestellt, über welche die vier Einspritzventile 16, 17, 18
und 19 einer 4-Zylinder-Brennkraftmaschine mit Kraftstoff versorgt werden.
Der Darstellung gemäß Fig. 2 ist eine 3-Zylinder-Hochdruckkraftstoffpumpe mit Pulsati
onscharakteristik des erzeugten Volumenstromes zu entnehmen.
An einer Exzenterwelle 23 ist ein Exzenternocken 22 ausgebildet, der Stirnseiten einzelner
Förderkolben 24 der 3-Zylinder-Hochdruckpumpe 21 in diesen zugeordneten Förderräu
men 25 translatorisch hin- und herbewegt. Durch die translatorische Hin- und Herbewe
gung der Kolben 24 in den jeweiligen Förderräumen 25 der 3-Zylinder-Hochdruckpumpe
21 wird ein Förderstrom 26 erzeugt, der mit einer geringen Schwankung 27 behaftet, auf
annähernd konstantem Niveau verbleibt. Bei Antrieb einer 3-Zylinder-Hochdruckpumpe 21
gemäß der schematischen Darstellung in Fig. 2 durch die Nockenwelle 23 läßt sich das
durch die translatorische Bewegung der Kolben 24 in den entsprechenden Förderräumen 25
generierte Drucksignal zur Ermittlung der Phasenlage der Nockenwelle 23 heranziehen.
In der Darstellung gemäß Fig. 3 ist eine 1-Zylinder-Hochdruckpumpe mit Pulsationscha
rakteristik des Förderstroms, aufgetragen über der Phasenlage der Nockenwelle wiederge
geben.
Gemäß der Auslegung einer Hochdruckpumpe 10 als 1-Zylinder-Hochdruckpumpe 36 ge
mäß der Darstellung in Fig. 3 wird der Förderraum 25 der 1-Zylinder-Hochdruckpumpe
36 über einen Kolben 24 beaufschlagt. Die translatorische Förderbewegung des Kolbens 24
in bzw. aus dem Förderraum 25 der 1-Zylinder-Hochdruckpumpe 36 erfolgt durch eine
Nockenwelle 30, an der das in der Verteilerschiene 14 (vgl. Darstellung in Fig. 1) er
zeugte Druckniveau 2 × pro Nockenwellenumdrehung erzeugt wird. Während einer voll
ständigen Umdrehung der Nockenwelle 30 um deren Rotationsachse um den Phasenwinkel
von 360°, stellen sich zwei Förderphasen 32 und zwei Förderpausen 33 nacheinander ein.
Die Förderphase 32 der 1-Zylinder-Hochdruckpumpe 36 gemäß der schematischen Dar
stellung in Fig. 3 ist durch einen parabelförmigen Druckanstiegsverlauf 34 und einen
spiegelbildlich zum Druckanstiegsverlauf 34 verlaufenden Druckabfall 35 gekennzeichnet.
Nach vollständigem Druckabfall 35 tritt über 90° Phasenwinkel der Nockenwelle 30 eine
Förderpause 33 ein, an welche sich bei 180° Phasenwinkel der Nockenwelle 30 eine zweite
Förderphase 32 anschließt, ebenfalls gekennzeichnet durch einen parabelförmig verlaufen
den Druckanstieg 34 und einen parabelförmig verlaufenden Druckabfall 35 über die För
derphase. An die weitere Förderphase 32 schließt sich eine weitere Förderpause 33 an.
Der Darstellung gemäß Fig. 4.1 ist der Verlauf des Förderraumdruckes einer Hochdruck
pumpe zu entnehmen, aufgetragen über die Zeitachse. Entsprechend des Verlaufes der
Drehung der Nockenwelle über der Zeitachse 41 entsteht bei Auftreffen eines Nockens 29
der Nockenwelle 30 an einer Stirnseite des Kolbens 24 eine Einfahrbewegung des entspre
chenden Kolbens 24 in den Förderraum 25 der 1-Zylinder-Hochdruckpumpe 36. Dadurch
kommt es zu einem mit Bezugszeichen 42 gekennzeichneten Druckanstieg im Förderraum
25. Über einen bestimmten Zeitraum wird das erzielbare Höchstdruckniveau 43 entspre
chend einer plateauförmigen Abflachung des Kurvenzuges gemäß Fig. 4.1 gehalten, be
vor ein abrupter Druckabfall 44 auftritt. Der Druckabfall 44 rührt daher, daß sich der die
Einfahrbewegung des Kolbens 24 in den Förderraum 25 bewirkende Nockenabschnitt 29
der Nockenwelle 30 außer Eingriff mit der auf der Nockenfläche der Nockenwelle 30 ab
laufenden Stirnseite des Kolbens 24 wegbewegt hat. Nach einer entsprechend der Drehlage
der Nocken 29 an der Nockenwelle 30 verstrichenen Zeitspanne folgt erneut ein Druckan
stieg 42 - bewirkt durch die Einfahrbewegung des Kolbens 24 in den Förderraum 25 der 1-
Zylinder-Hochdruckpumpe 36 - und eine sich daran anschließende Ausbildung eines
Druckplateaus 43 und analog zur ersten Förderphase ein abrupter Druckabfall, der durch
Bezugszeichen 44 gekennzeichnet ist.
Handelt es sich bei der Nockenwelle, über welche die Kolben 24 in Förderräume 25 von
Hochdruckpumpen translatorisch ein- und ausgefahren werden können, um solche Nockenwellen
30, deren Drehlage verstellbar ist, so kann nach Vornahme einer Nockenwellen
verstellung beispielsweise um 30°, dargestellt durch das Bezugszeichen 52 in Fig. 4.1,
eine Verzögerung des Druckanstiegs 42' erreicht werden. Durch die Verzögerung des
Druckanstiegs 42' verschiebt sich auch die Lage des plateauförmig ausgebildeten Höchst
druckverlaufes 43' und der abrupt einsetzende Druckabfall 44' entsprechend der vorge
nommenen Nockenwellenverstellung hier 30° auf der Zeitachse 41 weiter nach hinten.
Gleiches gilt für die zweite Förderphase, die in dem Diagramm gemäß Fig. 4.1 lediglich
in Bezug auf die um 30° verschobene Förderphase teilweise dargestellt ist.
Fig. 4.2 zeigt den Druckverlauf in der Verteilerschiene einer Verbrennungskraftmaschine
im unverstellten bzw. um 30° Nockenwellenwinkel verstellten Zustand.
Mit Bezugszeichen 50 ist der Druckverlauf in der Verteilerschiene 14 (vgl. Darstellung in
Fig. 1) bezeichnet, dessen Verlauf über die Zeitachse 41 aufgetragen ist. Analog zum
Druckverlauf im Förderraum 25 einer 1-Zylinder-Hochdruckpumpe 36 (vgl. Darstellung in
Fig. 3), tritt in der Verteilerschiene 14 ein steiler Druckanstieg 51 während der Einfahr
bewegung des Kolbens 24 in den Förderraum 25 der 1-Zylinder-Hochdruckpumpe 36 auf.
An die in der Verteilerschiene 14 auftretende Druckspitze schließt sich ein starker Druck
abfall an, der jedoch auf einem etwa die Hälfte des Höchstdruckes entsprechenden Druck
niveau verharrt, bevor der Druck auf das Ausgangsdruckniveau der 1-Zylinder-
Hochdruckpumpe 36 abfällt. Die Maximalamplitude zwischen Ausgangsdruckniveau und
Spitzendruckniveau in der Verteilerschiene 14 ist durch die Druckamplitude 53 bezeichnet.
Ist die 1-Zylinder-Kraftstoffhochdruckpumpe 36, um einen Beispiel zu nennen, durch eine
Nockenwelle 30 angetrieben, die eine Nockenwellenverstellmöglichkeit bietet, so läßt sich
durch Verstellung der Nockenwelle in ihrer Drehlage um einen Verstellbereich 52 (30°
Nockenwellenwinkel) eine Verzögerung des Druckanstieges 51 bei nicht verstellter Noc
kenwelle 30 auf einen dazu entsprechend der Nockenwellenwinkelverstellung 52 später
erfolgenden Druckanstieg 51' realisieren. Wird die Nockenwelle 30 um einen 30°-Winkel
52 verstellt, so ändert sich auch der Zeitpunkt des Druckanstieges 51 relativ gesehen zur
Kurbelwellenstellung der Verbrennungskraftmaschine und damit zur Zahnlücke des an
dieser vorzugsweise eingesetzten 60-2-Geberrades.
Wird eine Nockenwellenverstellung an der Verbrennungskraftmaschine eingesetzt, so muß
diese überwacht bzw. gemessen werden. Dazu sind verstellbare Nockenwellen in der Regel
mit Schnellstartgeberrädern ausgestattet, die mehrere Segmente aufweisen, die mittels ei
nes Induktiv- oder eines Hallsensors abgetastet werden. Zur Kontrolle bzw. Diagnose die
ser Sensorsignale kann das Kraftstoffdrucksignal 42 bzw. das Drucksignal 15 in der Ver
teilerschiene 14 der Brennkraftmaschine herangezogen werden, vorausgesetzt, daß die eingesetzte
1-Zylinder-Hochdruckpumpe 36 bzw. die 3-Zylinder-Hochdruckpumpe 21 von der
verstellbaren Nockenwelle 30 direkt angetrieben ist. Damit lassen sich bereits an der Ver
brennungskraftmaschine eingesetzte Phasensensoren zur Detektion der Drehlage der Ver
brennungskraftmaschine wirkungsvoll redundant überwachen.
Der Darstellung gemäß Fig. 4.3 sind die Impulsverläufe des Steuermagnetventils und der
Kolbenhubweg der 1-Zylinder-Hochdruckpumpe zu entnehmen.
Mit Bezugszeichen 60 ist der Hub- bzw. der Impulsverlauf über die Zeitachse 41 aufgetra
gen. Die Impulse des Steuermagnetventils 8 sind mit Bezugszeichen 61 bezeichnet und
dauern eine vorgebbare Impulsdauer 62 an. Während dieser Zeit ist gemäß der Darstellung
in Fig. 1 die Hochdruckpumpe 10 des Hochdruckpumpenmoduls 9 über die Elektrokraft
stoffpumpe 3 mit unter Druck stehendem Kraftstoff beaufschlagt, der entsprechend des
Kolbenhubes 63 der Kolben 24, die translatorisch in den Förderraum 25 der 1-Zylinder-
Hochdruckpumpe 36 einfahren, auf ein erhöhtes Druckniveau gebracht wird.
Unterhalb der Darstellung gemäß Fig. 4.3 sind in Fig. 4.4 die Einspritzimpulse der
Kraftstoffventile einer 4-Zylinder-Brennkraftmaschine dargestellt. Die einzelnen Ein
spritzimpulse 70 sind über die Zeitachse 41 aufgetragen. Der Einspritzimpuls 71 entspricht
dem Impuls des Einspritzventils 17 am Zylinder 2, der Impuls 72 entspricht dem Impuls
am Einspritzventil 18 am Zylinder 3, der Impuls 73 entspricht dem Einspritzimpuls am
Einspritzventil 19, d. h. am Zylinder 4 und der Einspritzimpuls 74 ist der Impuls am Ein
spritzventil 16 des Zylinders 1 einer exemplarisch herausgegriffenen 4-Zylinder
gemischverdichtenden Brennkraftmaschine.
Der in Fig. 4.1 wiedergegebene pro Nockenwellenumdrehung 2 × auftretende Druckan
stieg 42 bzw. der verschoben auftretende Druckanstieg 42' kann sowohl mittels einer
Bandpaßfilterung oder auch die Auswertung des positiven Änderungsgradienten erkannt
werden. Zur Absicherung gegen ein- oder mehrmalig auftretende Störereignisse (wie zum
Beispiel sporadische Druckerhöhung in der Verteilerschiene 14) kann der Bandpaßfilterung
bzw. der Auswertung des positiven Änderungsgradienten eine weitere Filterung nachge
schaltet werden. Dies führt zwar dazu, daß erst nach mehreren Umdrehungen der Nocken
welle 23 bzw. 30 deren Phasenlage sicher erkannt werden kann. Für Diagnosezwecke ist
diese Zeitspanne bis zur tatsächlichen Erkennung der Phasenlage ausreichend.
Anstelle des durch einen positiven Änderungsgradienten charakterisierten Druckanstiegs
42, 42' bzw. 51, 51' gemäß der Darstellungen in Fig. 4.1 bzw. 4.2 kann auch der definiert
zeitlich versetzt auftretende Druckabfall 44 bzw. 44' zur Auswertung des Kraftstoffdrucksignals
herangezogen werden. Bei der Auswertung des Kraftstoffdrucksignals aufgrund des
auftretenden Druckabfalls 44 bzw. 44' bei verstellter Nockenwelle 30 ist jedoch zu berück
sichtigen, daß die einzelnen Einspritzimpulse 71, 72, 73 und 74 der Einspritzventile 16, 17,
18 und 19 auch zu jeweiligen Druckabfällen führen, die bei der Auswertung des Druckab
falls 44 bzw. 44' oder des Druckabfalls in der Verteilerschiene 14 zu berücksichtigen sind.
1
Tank
2
Ansaugöffnung
3
Elektrokraftstoffpumpe
4
Saugseite
5
Druckseite
6
Filter
7
Niederdruckregler
8
Magnetventil
8.1
Öffnungsstellung
8.2
Schließstellung
9
Hochdruckpumpenmodul
10
Hochdruckpumpe
11
Rückschlagventil
12
Bypass-Leitung
13
Überdruckventil
14
Verteilerschiene
15
Drucksensor
16
Einspritzventil
17
Einspritzventil
18
Einspritzventil
19
Einspritzventil
20
Förderrichtung
21
3-Zylinder-Hochdruckpumpe
22
Exzenternocken
23
Nockenwelle
24
Kolben
25
Förderraum
26
Förderstrom
27
Förderstromschwankung
28
Drehverlauf
29
Doppelnocken
30
Nockenwelle
31
Symmetrieachse
32
Förderphase
33
Förderpause
34
Druckanstiegsphase
35
Druckabfallphase
36
1-Zylinder-Hochdruckpumpe
40
Druckverlauf Förderraum
41
Zeitachse
42
Druckanstieg
42
' verschobener Druckanstieg
43
Plateau
43
' verschobenes Plateau
44
Druckabfall
44
' verschobener Druckabfall
50
Druckverlauf Verteilerschiene
51
Druckanstieg
51
' verschobener Druckanstieg
52
30°-Nockenwellenverstellung
53
Druckamplitude
60
Hub-/Impulsverlauf
61
Impulsmagnetventil
62
Impulsdauer
63
Kolbenhub
70
Einspritzimpulse
71
Impuls Zylinder
2
72
Impuls Zylinder
3
73
Impuls Zylinder
4
74
Impuls Zylinder
1
Claims (8)
1. Verfahren zur Erkennung der Phasenlage einer Verbrennungskraftmaschine, die eine
Kurbelwelle sowie eine Nockenwelle (23, 30) umfaßt und die Nockenwelle (23, 30)
eine Hochdruckpumpe (10) antreibt, die einen die Einspritzventile (16, 17, 18 und 19) ver
sorgenden Verteiler (14) mit Kraftstoff beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, daß aus
einer Druckänderung (42, 42', 44, 44', 51, 51') in einem oder mehreren Förderräumen
(25) einer Hochdruckpumpe (21, 36) die Drehlage der Nockenwelle (23, 30) be
stimmt wird und bei Verstellung (52) der Drehlage der Nockenwelle (23, 30) eine Ver
schiebung des Zeitpunktes der Druckänderung (42, 42', 44, 44', 51, 51') im Förder
raum (25) relativ zur Stellung der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine detek
tiert wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckänderung (42,
42', 44, 44', 51, 51') durch Bandpaßfilterung erkannt wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckänderung (42,
42', 44, 44', 51, 51') durch eine Auswertung des positiven Änderungsgradienten er
kannt wird.
4. Verfahren gemäß der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Erkennung
der Druckänderung (42, 42', 44, 44', 51, 51') zur Ausschaltung von Störereignissen ei
ne weitere Filterung nachgeschaltet ist.
5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erkennung einer
Druckänderung (44, 44') mit negativem Änderungsgradienten Einspritzimpulse (71,
72, 73 und 74) von Einspritzventilen (16, 17, 18, 19) berücksichtigt werden.
6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Nockenwellen (23, 30)
ohne Nockenwellenverstellmöglichkeit als Hochdruckpumpen (10) 1-Zylinder-
Förderpumpen (36) eingesetzt werden.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einsatz einer 1-
Zylinder-Hochdruckkraftstoffpumpe (36) ein Druckanstieg (51, 51') im Verteiler (14)
2 × pro Umdrehung der Nockenwelle (23, 30) detektiert wird.
8. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Phasengeber Induktiv-
oder Hall-Sensoren eingesetzt werden, deren Phasensignale über die Auswertung des
Kraftstoffdrucksignals (42, 42', 44, 44', 51, 51') überwacht werden.
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