DE102010042533A1

DE102010042533A1 - Einrichtung zur Erkennung der Ist-Kurbelwellenposition nach einem Neustart einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102010042533A1
Application number: DE201010042533
Authority: DE
Inventors: Dieter Meisberger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2010-10-15
Filing date: 2010-10-15
Publication date: 2012-04-19

Abstract

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Erkennung der Ist-Kurbelwellenposition nach einem Neustart einer Brennkraftmaschine mit einem Kurbelwellensensor, mit einem Nockenwellensensor und mit einem die Signale dieser beiden Sensoren verarbeitenden en Programmmodul zur Auslauferkennung auf. Dadurch wird beim Ausschalten der Brennkraftmaschine eine Abstellposition bezüglich des Kurbelwellensignals ermittelt und nichtflüchtig gespeichert. Das Steuergerät weist ein weiteres Programmmodul derart auf, dass beim Neustart der Brennkraftmaschine ausgehend von der zuvor ermittelten Abstellposition innerhalb eines Kurbelwellenwinkelfensters, in dem die nächste Flanke des Nockenwellensignals bei korrekt ermittelter Abstellposition auftreten müsste, diese Flanke erwartet wird, und dass bei tatsächlichem Auftreten dieser Flanke die dieser Flanke zugeordnete Kurbelwellenposition als Ist-Kurbelwellenposition übernommen wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Erkennung der Ist-Kurbelwellenposition nach einem Neustart einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Einrichtung ist beispielsweise aus der EP 0 612 373 B1 bekannt. Diese bekannte Einrichtung schlägt grundsätzlich vor, eine Kurbelwellen-Abstellposition über eine Auslauferkennung abzuspeichern und auf dieser bei einem Neustart aufzusetzen.
Verfahren zur Auslauferkennung einschließlich Rückdreherkennungen sind vielfach bekannt. Zum technischen Hintergrund hierzu wird beispielsweise ergänzend auch auf die EP 0 899 573 A1 hingewiesen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Einrichtung eingangs genannter Art in der Weise weiterzubilden, dass eine schnellere korrekte Ermittlung einer Ist-Kurbelwellenposition nach einem Neustart einer Brennkraftmaschine erreicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Der Erfindung liegen folgende Überlegungen zugrunde:
Funktionen zur sogenannten Auslauferkennung, also zur Erkennung der Position der Kurbelwelle nach dem Abstellen einer Brennkraftmaschine, sind bekannt. Diese basieren auf den Signalen eines Standard-Kurbelwellensensors. Eine Vorrichtung zur Erfassung eines Kurbelwellensignals und eines Nockenwellensignals ist beispielsweise in 1 der oben zitierten EP 0 612 373 B1 beschrieben, auf die hiermit Bezug genommen wird. Die mit Hilfe eines Standard-Kurbelwellensensors ermittelte Abstellposition ist mit hohen Toleranzen behaftet, so dass diese nur eingeschränkt zur Verkürzung einer Startzeit der Brennkraftmaschine bei einem Neustart herangezogen werden kann. Zur Erhöhung der Genauigkeit sind zwar teilweise spezielle Kurbelwellensensoren – insbesondere mit Rückdreherkennung – bekannt, diese sind jedoch mit zusätzlichen Kosten verbunden.
Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen aufgrund der ermittelten (berechneten oder gemessenen) Kurbelwellen-Abstellposition die erwartete Position der ersten Nockenwellensensor-Flanke nach einem Neustart zu ermitteln. Da die Genauigkeit dieser Flanke des Nockenwellensensors höher ist als die berechnete Abstellposition der Kurbelwelle, wird die ausgehend von der Abstellposition berechnete Kurbelwellen-Position bei Erkennung der ersten Nockenwellenflanke auf die gemessene Flanke korrigiert.
Vor der Korrektur der Kurbelwellenposition erfolgt vorzugsweise eine Plausibilisierung der Lage der gemessenen Nockenwellenflanke mit der Kurbelwellenposition der erwarteten Nockenwellenflanke. Die erwartete Nockenwellenflanke wird in einem bestimmten Kurbelwellenwinkelfenster als Art Fangbereich erwartet. Diese Kurbelwinkelfenster als Fangbereich hängen von der jeweils aktuellen Abstellposition als Beginn des Kurbelwinkelfensters und der Ausgestaltung des Geberrades des Nockenwellensensors ab.
Die Erfindung kann mittels eines Standard-Kurbelwellensensors, eines Standard-Nockenwellensensors und eines elektronischen Steuergeräts durchgeführt werden, die ohnehin für die Steuerung einer Brennkraftmaschine üblicherweise in Kraftfahrzeugen vorhanden sind. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines Nockenwellengeberrades, das mehrere und verschieden lange Zähne aufweist. Hierauf wird im Ausführungsbeispiel näher eingegangen.
Sobald die den oberen Totpunkt kennzeichnende Lücke im Signal des Standard-Kurbelwellensensors erkannt wird, kann eine Verifizierung der Korrektur oder bei Bedarf eine endgültige Korrektur vorgenommen werden.
Bei Motoren mit variabler Nockenwellenverstellung wird die Erfindung nur dann durchgeführt, wenn die Nockenwelle in einer definierten Position steht, vorzugsweise in einer verriegelten Endposition.
Die Erfindung wird bevorzugt bei einem Neustart der Brennkraftmaschine im Rahmen einer automatischen Motor-Start-Stopp-Funktion (üblicherweise auch MSA genannt) bei einem automatischen Start-Vorgang nach einem automatischen Stopp-Vorgang angewendet. Denn hierbei ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass sich die Abstellposition vor dem Neustart nicht verändert hat. Bei einer Kombination von MSA mit variabler Nockenwellenverstellung kann zur Erhöhung der Verfügbarkeit der Erfindung der automatische Stopp-Vorgang verzögert werden, damit während der Verzögerungszeit die Endposition der Nockenwellenverstellvorrichtung angefahren werden kann.
Mit dieser Erfindung können trotz der Verwendung eines Standard-Kurbelwellensensors Startzeiten erreicht werden, die mit den Werten für einen Sensor mit Rückdreherkennung vergleichbar sind.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Sie zeigt ein Ausführungsbeispiel mit drei unterschiedlichen Situationen.
Die einzige Figur zeigt unten das Signal KW eines Standard-Kurbelwellensensors für zwei Umdrehungen U1 und U2 und oben das Signal NW eines Nockenwellensensors für eine Umdrehung U1. Vorzugsweise weist zur Erzeugung dieses Nockenwellensignals NW der hier nicht näher dargestellte zugehörige Nockenwellengeber drei Zähne mit unterschiedlichen Längen auf. Der Kurbelwellensensor basiert in bekannter Weise auf einem Kurbelwellen-Geberrad mit 58 Zähnen und einer größeren Zahnlücke in Form von zwei fehlenden Zähnen als Bezugsmarke für den oberen Totpunkt eines Zylinders einer hier nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine.
Die Signale KW und NW sind Eingangssignale eines Steuergeräts in schematisch ähnlicher Weise wie in 1 der EP 0 612 373 B1 dargestellt. Dieses Steuergerät ist erfindungsgemäß derart programmiert, dass beim Ausschalten der Brennkraftmaschine stets eine Abstellposition – hier beispielsweise P_{cal_1}, P_{cal_2} oder P_{cal_3} – bezüglich des Kurbelwellensignals KW ermittelt und nichtflüchtig gespeichert wird.
Vorzugsweise ist der mögliche maximale Fehlerbereich FB, hier als schraffiertes Fenster dargestellt, bei der Ermittlung der Abstellposition kleiner als die minimale „Lücke” L_min (low-Pegel) im Signal NW des Nockenwellensensors. Um dies zu gewährleisten muss die Güte der Auslauferkennung und/oder die Ausgestaltung der Zähne des Geberrades für den Nockenwellensensor entsprechend appliziert werden.
Beispiel im Normalfall, Abstellposition P_{cal_1}:
Das Steuergerät erwartet beim Neustart der Brennkraftmaschine ausgehend von der zuvor ermittelten Abstellposition P_{cal_1} innerhalb eines Kurbelwellenwinkelfensters dt_e1 die nächste – hier fallende – Flanke des Nockenwellensignals NW, die bei korrekt ermittelter Abstellposition auftreten müsste. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sei die tatsächliche Position P_{ist_1} beim Neustart etwas später als die zuvor ermittelte Abstellposition P_{cal_1}. Bei tatsächlichem Auftreten der erwarteten Flanke nach einem Kurbelwellenwinkelfensters dt_i1 wird demnach die dieser Flanke zugeordnete Kurbelwellenposition als Ist-Kurbelwellenposition KW_ist1 übernommen; d. h. die ausgehend von der Abstellposition P_{cal_1} berechnete Kurbelwellen-Position wird bei Erkennung der ersten Nockenwellenflanke auf die gemessene Flanke um den Differenzbetrag dt_e1 minus dt_i1 korrigierend erhöht.
Problematisch ist diese Grundidee, wenn zwischen der ermittelten Abstellposition P_cal... und der tatsächlichen Position P_ist... beim Neustart eine Flanke des Nockenwellensignals NW liegt, wie in den beiden folgenden Sonderfällen berücksichtigt wird.
Beispiel im ersten Sonderfall, Abstellposition P_{cal_3}:
Im ersten Sonderfall soll die Abstellposition P_{cal_3} nach und die tatsächliche Position P_{ist_3} beim Neustart vor der der erwarteten fallenden Flanke vorangehenden steigenden Flanke des Nockenwellensignals NW liegen.
Erfindungsgemäß wird innerhalb des Kurbelwellenfensters dt_e3 eine fallende Flanke des Nockenwellensignals NW erwartet, der tatsächlich beim Neustart jedoch noch eine steigende Flanke vorangeht. Tatsächlich erfasst das Steuergerät jedoch innerhalb eines Kurbelwellenfester dt_i3 nach der tatsächlichen Position P_{ist_3} beim Neustart eine inverse – hier also steigende – Flanke. Das Steuergerät erkennt unter Berücksichtigung der Länge der Zähne des Nockenwellengebers sowie ggf. des Fehlerbereichs FB die Situation des ersten Sonderfalles.
Daraufhin wird die dieser im Vergleich zur erwarteten Flanke früheren inversen Flanke zugeordnete Kurbelwellenposition als Ist-Kurbelwellenposition (KW_ist3) übernommen, wenn sich die ermittelte Abstellposition P_{cal_3} im Bereich einer Flanke des Nockenwellengeberrades befindet.
Beispiel im zweiten Sonderfall, Abstellposition P_{cal_2}:
Im zweiten Sonderfall soll die Abstellposition P_{cal_2} vor und die tatsächliche Position P_{ist_2} beim Neustart nach der erwarteten – hier fallenden – Flanke des Nockenwellensignals NW liegen.
Erfindungsgemäß wird innerhalb des Kurbelwellenfensters dt_e2 eine fallende Flanke des Nockenwellensignals NW erwartet, die tatsächlich beim Neustart jedoch schon vorbei ist. Tatsächlich erfasst das Steuergerät jedoch innerhalb eines Kurbelwellenfester dt_i2 nach der tatsächlichen Position P_{ist_2} beim Neustart eine inverse – hier also steigende – Flanke. Das Steuergerät erkennt unter Berücksichtigung der Länge der Zähne des Nockenwellengebers sowie ggf. des Fehlerbereichs FB die Situation des zweiten Sonderfalles.
Daraufhin wird die dieser im Vergleich zur erwarteten Flanke späteren inversen Flanke zugeordnete Kurbelwellenposition als Ist-Kurbelwellenposition (KW_ist2) übernommen, wenn sich die ermittelte Abstellposition P_{cal_2} im Bereich einer Flanke des Nockenwellengeberrades befindet.
Heutige Systeme mit variabler Nockenwellenverstellung sind mit einer Vorrichtung zur Verriegelung in deren Endlage ausgestattet. Zur Minimierung des Risikos einer Fehlerkennung bei Brennkraftmaschinen (Motoren) mit variabler Nockenwellenverstellung werden vorzugsweise zusätzliche Maßnahmen ergriffen:

• kurzzeitige (nicht spürbare) Verzögerung des Abstellens des Motors, während der die Nockenwelle(n) in die definierte Endposition gefahren wird (werden)
• Verriegelungsmechanismus wird aktiviert
• Überprüfen, ob beim Abstellen Endposition erreicht wird
• Freigabe der Positionserfassung über Nockenwellenflanke erfolgt nur, wenn die Endposition erreicht wurde.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0612373 B1 [0002, 0006, 0016]
EP 0899573 A1 [0003]

Claims

Einrichtung zur Erkennung der Ist-Kurbelwellenposition nach einem Neustart einer Brennkraftmaschine mit einem Kurbelwellensensor, mit einem Nockenwellensensor und mit einem die Signale (NW, KW) dieser beiden Sensoren verarbeitenden elektronischen Steuergerät, wobei das Steuergerät ein Programmmodul zur Auslauferkennung aufweist, wodurch beim Ausschalten der Brennkraftmaschine eine Abstellposition (P_{cal_1}, P_{cal_2}, P_{cal_3}) bezüglich des Kurbelwellensignals (KW) ermittelt und nichtflüchtig gespeichert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät ein weiteres Programmmodul derart aufweist, dass beim Neustart der Brennkraftmaschine ausgehend von der zuvor ermittelten Abstellposition (P_{cal_1}, P_{cal_2}, P_{cal_3}) innerhalb eines Kurbelwellenwinkelfensters (dt_e1, dt_e2, dt_e3), in dem die nächste Flanke des Nockenwellensignals (NW) bei korrekt ermittelter Abstellposition auftreten müsste, diese Flanke erwartet wird, und dass bei tatsächlichem Auftreten dieser Flanke die dieser Flanke zugeordnete Kurbelwellenposition als Ist-Kurbelwellenposition (KW_ist1) übernommen wird.
Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Programmmodul des Steuergerätes derart ausgestaltet ist, dass in einem ersten Sonderfall, bei dem anstelle der erwarteten Flanke früher eine inverse Flanke auftritt, die dieser früheren Flanke zugeordnete Kurbelwellenposition als Ist-Kurbelwellenposition (KW_ist3) übernommen wird.
Einrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Programmmodul des Steuergerätes derart ausgestaltet ist, dass in einem zweiten Sonderfall, bei dem anstelle der erwarteten Flanke später eine inverse Flanke auftritt, die dieser späteren Flanke zugeordnete Kurbelwellenposition als Ist-Kurbelwellenposition (KW_ist2) übernommen wird.
Einrichtung nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Abstellen einer Brennkraftmaschine mit Nockenwellenverstellung ein Erreichen deren Endposition sichergestellt wird, um die Genauigkeit der Nockenwellen-Flanken zu erhöhen.
Anwendung der Einrichtung nach einem der vorangegangenen Patentansprüche bei einem Neustart der Brennkraftmaschine im Rahmen einer automatischen Motor-Start-Stopp-Funktion bei einem automatischen Start-Vorgang nach einem automatischen Stopp-Vorgang.