DE102015205192A1 - Method for determining a stroke of cylinders of a four-stroke engine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Verbrennungstaktes von Zylindern (5) eines Viertaktmotors (100) mit einer Nockenwelle (3) und mit einer Kurbelwelle (1), wobei ein Kurbelwellengeberrad (12), das mit der Kurbelwelle (1) der Brennkraftmaschine (100) in drehfester Verbindung steht, abgetastet wird und daraus ein Kurbelwellensignal bestimmt wird, wobei ein Nocken (104) der Nockenwelle (3) der Brennkraftmaschine (100) abgetastet und daraus ein Nockensignal bestimmt wird, wobei das Kurbelwellensignal und das Nockensignal ausgewertet werden und daraus der Verbrennungstakt der Zylinder (5) der Brennkraftmaschine (100) bestimmt wird.The invention relates to a method for determining a combustion cycle of cylinders (5) of a four-stroke engine (100) with a camshaft (3) and with a crankshaft (1), wherein a crankshaft sensor wheel (12) connected to the crankshaft (1) of the internal combustion engine (1) 100) is in rotationally fixed connection is scanned and from a crankshaft signal is determined, wherein a cam (104) of the camshaft (3) of the internal combustion engine (100) is sampled and from a cam signal is determined, wherein the crankshaft signal and the cam signal are evaluated and therefrom the combustion cycle of the cylinder (5) of the internal combustion engine (100) is determined.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Taktes von Zylindern einer als Viertaktmotor ausgebildeten Brennkraftmaschine mit einer Nockenwelle und mit einer Kurbelwelle, wobei ein Kurbelwellengeberrad, das mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in drehfester Verbindung steht, abgetastet wird und daraus ein Kurbelwellensignal bestimmt wird.The present invention relates to a method for determining a stroke of cylinders of an engine designed as a four-stroke engine with a camshaft and a crankshaft, wherein a Kurbelwellengeberrad, which is in rotationally fixed connection with the crankshaft of the internal combustion engine, is scanned, and from a crankshaft signal is determined.

Stand der TechnikState of the art

Für den Betrieb einer Brennkraftmaschine ist es von großer Bedeutung zu wissen, in welchem Takt sich die einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine befinden. Zu diesem Zweck muss insbesondere bekannt sein, wie die Nockenwelle(n) der Brennkraftmaschine relativ zu der Kurbelwelle in ihren Verdrehlagen ausgerichtet ist/sind.For the operation of an internal combustion engine, it is of great importance to know in which cycle the individual cylinders of the internal combustion engine are located. For this purpose, it must be known, in particular, how the camshaft (s) of the internal combustion engine is / are aligned relative to the crankshaft in its twisting positions.

Zu diesem Zweck können beispielsweise die jeweils aktuellen Drehwinkel der Kurbelwelle und der Nockenwelle(n) der Brennkraftmaschine bestimmt werden. Zur Bestimmung des aktuellen Drehwinkels der Kurbelwelle (Kurbelwellenwinkel) kann ein Kurbelwellengeberrad abgetastet werden, das drehfest mit der Kurbelwelle in Verbindung steht. Analog kann zur Bestimmung des aktuellen Drehwinkels der jeweiligen Nockenwelle (Nockenwellenwinkel) ein Nockenwellengeberrad abgetastet werden, welches drehfest mit der entsprechenden Nockenwelle verbunden ist.For this purpose, for example, the respective current rotational angle of the crankshaft and the camshaft (s) of the internal combustion engine can be determined. To determine the current angle of rotation of the crankshaft (crankshaft angle), a crankshaft sensor wheel can be scanned, which is non-rotatably in communication with the crankshaft. Similarly, to determine the current angle of rotation of the respective camshaft (camshaft angle), a camshaft sensor wheel can be scanned, which is connected in a rotationally fixed manner to the corresponding camshaft.

Derartige Nockenwellengeberräder sind jedoch mit hohen Fertigungs- und Montagekosten behaftet, müssen mit hoher Präzision gefertigt und akkurat in der Brennkraftmaschine montiert werden.However, such Nockenwellengeberräder are subject to high manufacturing and assembly costs, must be manufactured with high precision and accurately mounted in the internal combustion engine.

Zwar kann der Takt der Zylinder auch bestimmt werden, ohne dass ein Nockenwellengeberrad in der Brennkraftmaschine verbaut ist. Beispielsweise kann ein Test-Verbrennungszyklus durchgeführt werden. Dabei wird in der Brennkraftmaschine zumindest in einem Zylinder eine Verbrennung durchgeführt, ohne dass der aktuelle Nockenwellenwinkel bekannt ist. Erzeugte Drehmomente werden während dieses Test-Verbrennungszyklus bestimmt. Daraus kann auf den Nockenwellenwinkel und den Takt der Zylinder rückgeschlossen werden.Although the clock of the cylinder can also be determined without a Nockenwellengeberrad is installed in the internal combustion engine. For example, a test combustion cycle may be performed. In this case, combustion is carried out in the internal combustion engine, at least in one cylinder, without the current camshaft angle being known. Generated torques are determined during this test combustion cycle. From this, it is possible to deduce the camshaft angle and the stroke of the cylinders.

Bei derartigen Test-Verbrennungszyklen besteht jedoch die erhöhte Gefahr von Fehleinspritzungen. Derartige Test-Verbrennungszyklen sind daher mit hohen Emissionen verbunden.In such test combustion cycles, however, there is an increased risk of incorrect injections. Such test combustion cycles are therefore associated with high emissions.

Es ist daher wünschenswert, eine Möglichkeit bereitzustellen, um den Takt von Zylindern einer Brennkraftmaschine auf einfache, kostengünstige und präzise Weise bestimmen zu können.It is therefore desirable to provide a way to determine the timing of cylinders of an internal combustion engine in a simple, inexpensive and accurate manner.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Bestimmen eines Taktes von Zylindern eines als Viertaktmotor ausgebildeten Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a method for determining a stroke of cylinders of a four-stroke engine designed internal combustion engine with the features of claim 1 is proposed. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.

Die Brennkraftmaschine umfasst eine Kurbelwelle und wenigstens eine Nockenwelle. Mit der Kurbelwelle ist ein Kurbelwellengeberrad drehfest verbunden. Dieses Kurbelwellengeberrad wird abgetastet, insbesondere mittels eines zweckmäßigen Sensors, und ein Kurbelwellensignal wird bestimmt. Das Kurbelwellensignal kennzeichnet eine Umdrehung der Kurbelwelle.The internal combustion engine comprises a crankshaft and at least one camshaft. With the crankshaft a Kurbelwellengeberrad is rotatably connected. This Kurbelwellengeberrad is scanned, in particular by means of a suitable sensor, and a crankshaft signal is determined. The crankshaft signal identifies one revolution of the crankshaft.

Das Kurbelwellengeberrad kann beispielsweise als ein 60-2 Geberrad ausgebildet sein, welches 60 insbesondere äquidistante Zähne und ein Lücke, insbesondere in Form von zwei fehlenden Zähnen, aufweist. Durch Abtasten des Kurbelwellengeberrads kann insbesondere der aktuelle Drehwinkel der Kurbelwelle bestimmt werden.The Kurbelwellengeberrad may be formed, for example, as a 60-2 encoder wheel, which 60 in particular equidistant teeth and a gap, in particular in the form of two missing teeth has. By scanning the Kurbelwellengeberrads in particular the current angle of rotation of the crankshaft can be determined.

Aus dem Kurbelwellensignal bzw. aus dem daraus bestimmten Drehwinkel ist insbesondere bekannt, in welcher Stellung (bezogen auf eine Umdrehung der Kurbelwelle von 0° bis 360°) sich die Kolben der einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine befinden. Insbesondere kann mittels des Kurbelwellensignals bestimmt werden, wann sich die Kolben der einzelnen Zylinder jeweils in einem (oberen bzw. unteren) Totpunkt befinden. Jedoch ist eine Bestimmung des absoluten Kurbelwellenwinkels (z.B. von 0°KW bis 720°KW bei einem Viertaktmotor) nur durch zusätzliche Informationen möglich, wofür im Rahmen der Erfindung ein Nockensignal dient.From the crankshaft signal or from the rotational angle determined therefrom, it is known in particular in which position (relative to one revolution of the crankshaft from 0 ° to 360 °) the pistons of the individual cylinders of the internal combustion engine are located. In particular, it can be determined by means of the crankshaft signal when the pistons of the individual cylinders are each in a (upper or lower) dead center. However, a determination of the absolute crankshaft angle (e.g., from 0 ° CA to 720 ° CA in a four-stroke engine) is possible only by additional information, for which a cam signal is used within the scope of the invention.

Jede Nockenwelle der Brennkraftmaschine umfasst eine zweckmäßige Anzahl von Nocken. Mittels eines jeden Nockens kann ein zugeordnetes Ventil eines zugeordneten Zylinders der Brennkraftmaschine geöffnet werden. Beispielsweise können eine erste Nockenwelle (Einlass-Nockenwelle) zum Öffnen der einzelnen Einlassventile und eine zweite Nockenwelle (Auslass-Nockenwelle) zum Öffnen der einzelnen Auslassventile vorgesehen sein. Alternativ kann auch eine gemeinsame Nockenwelle zum Öffnen der Einlass- und Auslassventile vorgesehen sein.Each camshaft of the internal combustion engine comprises a suitable number of cams. By means of each cam, an associated valve of an associated cylinder of the internal combustion engine can be opened. For example, a first camshaft (intake camshaft) may be provided for opening the individual intake valves and a second camshaft (exhaust camshaft) for opening the individual exhaust valves. Alternatively, a common camshaft for opening the intake and exhaust valves may be provided.

Da die Nockenwelle mit halber Kurbelwellendrehzahl rotiert, d.h. da einmal pro Nockenwellen-Umdrehung und einmal pro zwei Kurbelwellen-Umdrehungen die Ventile zum Gaswechsel öffnen, sind die Nocken bei einem Viertaktmotor geeignet zur Erkennung der einzelnen Motortakte, insbesondere ob der obere Totpunkt des Kolbens eines Referenz-Zylinders dem Ladungswechsel oder der Verbrennung zuzuordnen ist. Kennt man diesen, so sind aufgrund der gewählten Motorbauform die Referenzpositionen aller Zylinderkolben ableitbar.Since the camshaft rotates at half crankshaft speed, ie as once per camshaft revolution and once every two crankshaft revolutions open the valves for gas exchange, the cams are suitable for detecting the individual engine cycles in a four-stroke engine, in particular whether the top dead center of the piston of a reference - Cylinder is the charge change or combustion is assigned. If this is known, the reference positions of all cylinder pistons can be derived on the basis of the selected engine design.

Ein Nocken bzw. eine Nockenkontur einer der Nockenwellen, im Folgenden als Referenz-Nocken bezeichnet, wird abgetastet, insbesondere mittels eines zweckmäßigen Sensors, und ein Nockensignal wird bestimmt. Durch Auswerten dieses Nockensignals wird insbesondere die maximale Erhebung des Referenz-Nockens erkannt bzw. es wird bestimmt, wann die Kuppe des Referenz-Nockens den entsprechenden Sensor passiert. Durch das Nockensignal kann auf die aktuelle Stellung bzw. Position des Referenz-Nockens rückgeschlossen werden. Aus den bekannten konstruktiven Gegebenheiten der Nockenwelle kann auf die Positionen aller Nocken geschlossen werden.A cam or a cam contour of one of the camshafts, referred to below as reference cam, is scanned, in particular by means of a suitable sensor, and a cam signal is determined. By evaluating this cam signal, in particular the maximum elevation of the reference cam is detected or it is determined when the tip of the reference cam passes the corresponding sensor. The cam signal can be used to infer the current position or position of the reference cam. From the known structural conditions of the camshaft can be closed to the positions of all cams.

Aus dem Kurbelwellensignal und dem Nockensignal und aus der Bauform der Brennkraftmaschine (Motorbauform) sind somit die Stellungen der Kolben der einzelnen Zylinder sowie aller Nocken bekannt. Das Kurbelwellensignal und das Nockensignal werden ausgewertet bzw. in Zusammenhang gebracht und daraus wird der Takt der Zylinder der Brennkraftmaschine bestimmt. Es ist ausreichend, lediglich einen als Referenz-Nocken gewählten Nocken abzutasten und es können dennoch die Stellungen aller Nocken und der Nockenwellenwinkel bestimmt werden. Es können für die Erfindung aber auch mehrere der Nocken abgetastet werden und jeweils ein Nockensignal bestimmt werden, um z.B. beim Motorhochlauf (Start) früher die relative Winkelposition der Kurbelwelle zur Nockenwelle zu bestimmen (Synchronisation), da die Wahrscheinlichkeit steigt, zu einem früheren Zeitpunkt ein auswertbares Signal der Nockenwelle zu bekommen.From the crankshaft signal and the cam signal and from the design of the internal combustion engine (engine design) thus the positions of the pistons of the individual cylinders and all cams are known. The crankshaft signal and the cam signal are evaluated or brought into connection and from this the timing of the cylinder of the internal combustion engine is determined. It is sufficient to scan only one cam selected as the reference cam, and nevertheless the positions of all the cams and the camshaft angle can be determined. However, it is also possible for the invention to scan a plurality of the cams and in each case to determine a cam signal, in order, for example, to determine a cam signal. during engine run-up (start) earlier to determine the relative angular position of the crankshaft to the camshaft (synchronization), since the probability increases to get an evaluable signal of the camshaft at an earlier time.

Die Erfindung ist für Viertaktmotoren geeignet. Durch die Erfindung wird insbesondere bestimmt, in welchem der vier Takte sich die einzelnen Zylinder jeweils befinden.The invention is suitable for four-stroke engines. In particular, the invention determines in which of the four clock cycles the individual cylinders are located.

Durch die Erfindung wird eine einfache, kostengünstige und präzise Möglichkeit bereitgestellt, um den jeweiligen Takt der Zylinder der Brennkraftmaschine zu bestimmen. Somit kann insbesondere eine Synchronisation der Brennkraftmaschine erreicht und weiter insbesondere eine Motorposition der Brennkraftmaschine bestimmt werden. Als Motorposition ist dabei die Ausrichtung der Nockenwelle(n) relativ zu der Kurbelwelle zu verstehen.The invention provides a simple, inexpensive and precise way to determine the respective timing of the cylinders of the internal combustion engine. Thus, in particular, a synchronization of the internal combustion engine can be achieved and, in particular, a motor position of the internal combustion engine can be determined. The engine position is understood to be the orientation of the camshaft (s) relative to the crankshaft.

Für die Erfindung ist es nicht nötig, ein Nockenwellengeberrad in der Brennkraftmaschine vorzusehen. Der hohe Aufwand sowie die hohen Fertigungs- und Montagekosten für Nockenwellengeberräder können somit eingespart werden. Des Weiteren ist es für die Erfindung nicht nötig, Test-Verbrennungszyklen durchzuführen. Es besteht keine erhöhte Gefahr von Fehleinspritzungen, und damit unzulässig hohen Emissionen.For the invention, it is not necessary to provide a Nockenwellengeberrad in the internal combustion engine. The high cost and the high manufacturing and assembly costs for camshaft encoder wheels can thus be saved. Furthermore, it is not necessary for the invention to perform test combustion cycles. There is no increased risk of incorrect injection, and thus inadmissibly high emissions.

Insbesondere eignet sich jeder Nocken der Brennkraftmaschine als Referenz-Nocken. Es ist nicht notwendig, Umbaumaßnahmen oder ähnliches an dem jeweiligen Referenz-Nocken vorzunehmen. Insbesondere wird ein geeigneter Nocken als Referenz-Nocken gewählt, an welchem bzw. in dessen Nähe sich auf einfache Weise ein entsprechender Sensor zum Abtasten implementieren lässt. Derartige Sensoren sind insbesondere einfach und platzsparend zu implementieren. Vorzugsweise wird ein induktiver Sensor oder ein Hall-Sensor zum Abtasten des Referenz-Nockens verwendet.In particular, each cam of the internal combustion engine is suitable as a reference cam. It is not necessary to carry out rebuilding measures or the like on the respective reference cam. In particular, a suitable cam is selected as the reference cam on which or in the vicinity of which a corresponding sensor for scanning can be implemented in a simple manner. Such sensors are particularly simple and space-saving to implement. Preferably, an inductive sensor or Hall sensor is used to sense the reference cam.

Vorteilhafterweise wird das Nockensignal ausgewertet und anhand des Nockensignals erkannt, wann ein Ventil (Einlass- und/oder Auslassventil) der Brennkraftmaschine geöffnet und/oder geschlossen ist. Der Referenz-Nocken kann das entsprechende Ventil dabei direkt betätigen. Wie oben erläutert, können anhand des Nockensignals insbesondere die Kuppe des Referenz-Nockens erkannt werden. Durch die bekannte Geometrie bzw. den bekannten Abstand zwischen dem Sensor zum Abtasten des Referenz-Nockens und dem zugeordneten Ventil kann rückgeschlossen werden, wann der Referenz-Nocken das jeweilige Ventil betätigt. Das Ventil kann auch durch einen anderen Nocken direkt betätigt werden. Aus der bekannten Geometrie der Nockenwelle(n) kann aus dem Nockensignal rückgeschlossen werden, wann dieser andere Nocken das Ventil betätigt.Advantageously, the cam signal is evaluated and recognized on the basis of the cam signal, when a valve (intake and / or exhaust valve) of the internal combustion engine is opened and / or closed. The reference cam can actuate the corresponding valve directly. As explained above, in particular the tip of the reference cam can be detected on the basis of the cam signal. By the known geometry or the known distance between the sensor for scanning the reference cam and the associated valve can be deduced when the reference cam actuates the respective valve. The valve can also be actuated directly by another cam. From the known geometry of the camshaft (s) can be deduced from the cam signal when this other cam actuates the valve.

Vorzugsweise wird das Kurbelwellensignal ausgewertet und erkannt, wann sich der Kolben eines der Zylinder der Brennkraftmaschine in einem Totpunkt befindet. Dieser Zylinder wird im Folgenden als Referenz-Zylinder bezeichnet. Insbesondere kann ein beliebiger Zylinder der Brennkraftmaschine als Referenz-Zylinder gewählt werden. Es muss sich insbesondere nicht um den Zylinder handeln, dessen Ventil von dem Referenz-Nocken betätigt wird. Vorzugsweise wird als Referenz-Zylinder der definitionsgemäß erste Zylinder gewählt, d.h. üblicherweise der erste der Kraftabgabe gegenüberliegende Zylinder.Preferably, the crankshaft signal is evaluated and detected when the piston of one of the cylinders of the internal combustion engine is in a dead center. This cylinder is referred to below as the reference cylinder. In particular, any cylinder of the internal combustion engine can be selected as a reference cylinder. In particular, it does not have to be the cylinder whose valve is actuated by the reference cam. Preferably, as the reference cylinder, the first cylinder is selected by definition, i. usually the first of the power output cylinder opposite.

Beispielsweise befindet sich der Kolben jedes Zylinders eines als Viertaktmotor ausgebildeten Verbrennungsmotors im Zuge eines Verbrennungszyklus zwei Mal in dem oberen Totpunkt. Als Ladungswechsel-Totpunkt (LOT) wird dabei das Erreichen des oberen Totpunkts zwischen viertem Takt (Ausstoßtakt) und erstem Takt (Ansaugtakt) bezeichnet. Als Verbrennungs- bzw. Zündungs-Totpunkt (ZOT) wird das Erreichen des oberen Totpunkts zwischen zweitem (Verdichtungstakt) und drittem Takt (Arbeitstakt, Verbrennungstakt) bezeichnet.For example, the piston of each cylinder of a four-stroke engine designed as an internal combustion engine in the course of a combustion cycle is twice in the top dead center. As a charge change dead center (LOT) while reaching the top dead center between the fourth clock (exhaust stroke) and the first clock (intake stroke) is called. As the ignition dead center (ZOT), the top dead center is reached second (compression stroke) and third stroke (power stroke, combustion stroke) referred to.

Analog erreicht der Kolben jedes Zylinders eines Viertaktmotors im Zuge eines Verbrennungszyklus zwei Mal den unteren Totpunkt. Ein erstes Mal zwischen erstem (Ansaugtakt) und zweitem Takt (Verdichtungstakt) und ein zweites Mal zwischen drittem (Arbeitstakt, Verbrennungstakt) und viertem Takt (Ausstoßtakt).Similarly, the piston of each cylinder of a four-stroke engine reaches bottom dead center twice during a combustion cycle. A first time between the first (intake stroke) and second stroke (compression stroke) and a second time between the third (power stroke, combustion stroke) and fourth stroke (exhaust stroke).

Durch Auswerten des Kurbelwellensignals kann insbesondere nur bestimmt werden, wann sich die Kolben der einzelnen Zylinder in einem der oberen oder einem der unteren Totpunkte befinden. Es kann jedoch nicht eindeutig erkannt werden, in welchem der beiden oberen bzw. in welchem der beiden unteren Totpunkte sich der Kolben des jeweiligen Zylinders befindet, ob ein oberer Totpunkt also z.B. LOT oder ZOT ist. By evaluating the crankshaft signal, in particular, it can only be determined when the pistons of the individual cylinders are in one of the upper or lower dead centers. However, it can not be clearly recognized in which of the two upper or in which of the two lower dead centers the piston of the respective cylinder is located, whether an upper dead center, e.g. LOT or ZOT is.

Bekanntermaßen liefert das Kurbelwellensignal einen Drehwinkelwert von 0° bis 360°, wobei dann anhand zusätzlicher Informationen eine Einordnung in 0°KW bis 360°KW bzw. in 360°KW bis 720°KW stattfindet. Da sich, wie erläutert, die Nockenwelle während zweier Kurbelwellenumdrehungen nur einmal dreht, kann durch Auswertung des Nockensignals ein Drehwinkel der Kurbelwelle eindeutig der ersten oder der zweiten Umdrehung der Kurbelwelle während einer Nockenwellenumdrehung zugeordnet werden. Somit kann eindeutig rückgeschlossen werden, in welchem konkreten Totpunkt sich der Kolben und somit in welchem Takt sich der zugehörige Referenz-Zylinder befindet. As is known, the crankshaft signal provides a rotational angle value of 0 ° to 360 °, wherein then takes place on the basis of additional information classification in 0 ° CA to 360 ° KW or in 360 ° CA to 720 ° CA. Since, as explained, the camshaft rotates only once during two crankshaft revolutions, by evaluating the cam signal, an angle of rotation of the crankshaft can be clearly assigned to the first or the second revolution of the crankshaft during a camshaft revolution. Thus, it can be unambiguously deduced in which concrete dead center the piston and thus in which cycle the associated reference cylinder is located.

Um die Auswertung zu vereinfachen, kann das Nockensignal (insbesondere immer nur) an einer Referenz-Drehwinkelstellung (entspricht einer Drehwinkelstellung im Bereich von 0° bis 360° und symmetrisch dazu einer Drehwinkelstellung im Bereich von 360° bis 720°) der Kurbelwelle ausgewertet werden, wobei die Stellung des Referenz-Nockens an der Referenz-Drehwinkelstellung einen folgenden Totpunkt des Referenz-Zylinders eindeutig charakterisiert. Dies vereinfacht die Auswertung, da nicht das gesamte Nockensignal ausgewertet werden muss, sondern idealerweise ein einziger Wert aussagekräftig ist. In order to simplify the evaluation, the cam signal can be (in particular always) evaluated at a reference angular position (corresponds to a rotational position in the range of 0 ° to 360 ° and symmetrically thereto a rotational position in the range of 360 ° to 720 °) of the crankshaft wherein the position of the reference cam at the reference rotational angular position uniquely characterizes a following dead center of the reference cylinder. This simplifies the evaluation, since not the entire cam signal must be evaluated, but ideally a single value is meaningful.

Vorzugsweise wird dazu eine Referenz-Drehwinkelstellung gewählt, die relativ zu einem Kurbelwellenwinkel, bei welchem sich der Kolben des Referenz-Zylinders in dem (insbesondere oberen) Totpunkt befindet, um einen Bezugswinkel verschoben ist. Somit kann der Sensor flexibel an einer geeigneten Position an der Brennkraftmaschine positioniert werden und muss z.B. nicht zwingend derart positioniert werden, dass er die Stellung des jeweiligen Ventils genau dann erfasst, wenn der Referenz-Zylinder sich in dem Totpunkt befindet. Zur präzisen Bestimmung des Takts ist es ausreichend, die geometrische Beziehung zwischen der Position des Sensors und der Referenz-Drehwinkelstellung des Kurbelwellensignals bzw. der entsprechenden Referenzmarkierung auf dem Kurbelwellengeberrad zu kennen.Preferably, a reference angular position is selected for this purpose, which is displaced by a reference angle relative to a crankshaft angle at which the piston of the reference cylinder is in the (in particular upper) dead center. Thus, the sensor can be flexibly positioned at a suitable position on the internal combustion engine and must e.g. not necessarily be positioned so that it detects the position of the respective valve exactly when the reference cylinder is in the dead center. For precise determination of the clock, it is sufficient to know the geometric relationship between the position of the sensor and the reference angular position of the crankshaft signal or the corresponding reference mark on the Kurbelwellengeberrad.

Es ist vorteilhaft, die Referenz-Drehwinkelstellung des Kurbelwellensignals relativ zu einer Referenzmarkierung des Kurbelwellengeberrads vorzugeben. Dies erleichtert die Auswertung, da die Referenz-Drehwinkelstellung leicht aufgefunden werden kann. Die abgetastete Referenzmarkierung kann in dem Kurbelwellensignal erkannt werden. Diese Referenzmarkierung kann insbesondere als eine Lücke des Kurbelwellengeberrads ausgebildet sein. Als Referenz-Drehwinkelstellung des Kurbelwellensignals kann insbesondere die detektierte Lücke gewählt werden oder insbesondere auch ein bestimmter detektierter Zahn nach dieser detektierten Lücke. Beispielsweise kann der zweite detektierte Zahn nach der detektierten Lücke als Referenz-Drehwinkelstellung gewählt werden.It is advantageous to specify the reference angular position of the crankshaft signal relative to a reference mark of the crankshaft sensor wheel. This facilitates the evaluation, since the reference angular position can be easily found. The sampled reference mark can be detected in the crankshaft signal. This reference mark can be designed in particular as a gap of the crankshaft sensor wheel. In particular, the detected gap can be selected as reference angular position of the crankshaft signal, or in particular also a specific detected tooth after this detected gap. For example, the second detected tooth can be selected after the detected gap as a reference angular position.

Vorzugsweise wird der Takt des Referenz-Zylinders erkannt, indem, wenn erkannt wird, dass sich der Referenz-Zylinder in dem Totpunkt befindet, bestimmt wird, in welchem konkreten Totpunkt er sich befindet, basierend darauf, ob der Referenznocken an der Referenz-Drehwinkelstellung auf seinem Grundkreis abgetastet wird oder auf seiner Erhebung.Preferably, the timing of the reference cylinder is detected by determining, when it is detected that the reference cylinder is at the dead point, in which concrete dead point it is located based on whether the reference cam is at the reference rotational angle position its base circle is scanned or on its elevation.

Bevorzugt wird anhand des Kurbelwellensignals und des Nockensignals ein Nockenwellenwinkel bestimmt. Analog zum Kurbelwellenwinkel ist unter dem Nockenwellenwinkel ein Drehwinkel einer Drehbewegung der sich drehenden Nockenwelle zu verstehen. Zu diesem Zweck kann die Mitte eines von der Abtastung des Nockens hervorgerufenen Signalpegels im Nockensignal bestimmt werden. Das Nockensignal kann insbesondere als ein High-Low-Signal oder als ein analoges, kurvenförmiges Signal bestimmt werden. Aus der Mitte des Signalpeaks kann insbesondere auf die Mitte und damit Position des Referenz-Nockens und dadurch auf den Nockenwellenwinkel geschlossen werden. Dieser Nockenwellenwinkel kann beispielsweise für eine präzise Regelung der Nockenwelle gemäß einer Sollphasenverdrehung (Betriebspunktabhängig) bei variabler Nockenwellen-Verstellung genutzt werden. Preferably, a camshaft angle is determined on the basis of the crankshaft signal and the cam signal. Analogous to the crankshaft angle, the angle of rotation of the rotating camshaft is to be understood by the camshaft angle. For this purpose, the center of a signal level caused by the sampling of the cam in the cam signal can be determined. The cam signal can be determined in particular as a high-low signal or as an analog, curved signal. From the middle of the signal peak, in particular, the center and thus position of the reference cam and thereby the camshaft angle can be deduced. This camshaft angle can be used, for example, for a precise control of the camshaft according to a desired phase rotation (operating point-dependent) with variable camshaft adjustment.

Vorzugsweise wird anhand des Kurbelwellensignals und des Nockensignals ein Phasenverstellwinkel einer Phasenverstellung der Nockenwelle bestimmt. Beispielsweise kann mittels einer zweckmäßigen Phasenverstellvorrichtung eine beabsichtigte Nockenwellenverstellung um einen Phasenverstellwinkel ermöglicht werden. Dabei kann ein Drehwinkel der Nockenwelle gegenüber einem Drehwinkel der Kurbelwelle verstellt werden bzw. ein relativer Winkelversatz zwischen dem Nockenwellenwinkel und dem Kurbelwellenwinkel kann verändert werden. Insbesondere kann gemäß obiger Beschreibung der Nockenwellenwinkel bestimmt und aus diesem sowie dem bestimmten Kurbelwellenwinkel insbesondere der Phasenverstellwinkel bestimmt werden.Preferably, based on the crankshaft signal and the cam signal Phasenverstellwinkel a phase adjustment of the camshaft is determined. For example, by means of a suitable phase adjustment device, an intended camshaft adjustment by a phase adjustment angle can be made possible. In this case, a rotation angle of the camshaft with respect to a Angle of rotation of the crankshaft can be adjusted or a relative angular offset between the camshaft angle and the crankshaft angle can be changed. In particular, according to the above description, the camshaft angle can be determined and from this and the specific crankshaft angle, in particular the phase adjustment angle can be determined.

Insbesondere kann dieser bestimmte Phasenverstellwinkel bei einer Phasenverstellung der Nockenwelle für eine Regelung des Phasenverstellwinkels verwendet werden. Beispielsweise kann der bestimmte Phasenverstellwinkel als Ist-Größe einer derartigen Regelung verwendet werden, um vorgegebene betriebspunktspezifische Soll-Stellungen der Nockenwelle einhalten zu können. Insbesondere kann dabei jede der Nockenwellen (Einlass- und Auslass-Nockenwelle) mit Phasenverstellung abgetastet werden und jeweils ein entsprechendes Nockensignal bestimmt werden.In particular, this particular Phasenverstellwinkel can be used in a phase adjustment of the camshaft for controlling the Phasenverstellwinkels. For example, the specific phase adjustment angle can be used as the actual variable of such a control in order to be able to comply with predetermined operating point-specific desired positions of the camshaft. In particular, each of the camshafts (intake and exhaust camshaft) can be scanned with phase adjustment and a respective cam signal can be determined in each case.

Vorzugsweise wird der Takt der Zylinder beim Starten der Brennkraftmaschine bestimmt. Insbesondere können beim Starten der Brennkraftmaschine Kraftstoffeinspritzung und Zündung erst bei erreichter Synchronisation der Brennkraftmaschine freigegeben werden, beispielsweise um einen sicheren Motorstart zu erreichen und eine Abgasgesetzgebung einzuhalten. Unter Synchronisation ist zu verstehen, dass die Ausrichtung der Nockenwelle(n) relativ zu der Kurbelwelle bekannt ist. Somit werden insbesondere ein schnelles Erreichen der Synchronisation und ein schnelles Starten der Brennkraftmaschine ermöglicht. Preferably, the timing of the cylinder when starting the internal combustion engine is determined. In particular, when the internal combustion engine is started, fuel injection and ignition can only be released when synchronization of the internal combustion engine has been achieved, for example in order to achieve a safe engine start and to comply with exhaust gas legislation. By synchronization is meant that the orientation of the camshaft (s) relative to the crankshaft is known. Thus, in particular a fast reaching the synchronization and a fast starting of the internal combustion engine are possible.

Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.An arithmetic unit according to the invention, e.g. a control device of a motor vehicle is, in particular programmatically, configured to perform a method according to the invention.

Auch die Implementierung des Verfahrens in Form von Software ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, elektrische und optische Datenträger wie Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.The implementation of the method in the form of software is also advantageous, since this causes particularly low costs, in particular if an executing control device is still used for further tasks and therefore exists anyway. Suitable data carriers for providing the computer program are in particular magnetic, electrical and optical data carriers such as hard disks, flash memories, EEPROMs, DVDs and the like. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.).

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.The invention is illustrated schematically by means of embodiments in the drawing and will be described below with reference to the drawing.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, die dazu eingerichtet ist, eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. 1 schematically shows a preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention, which is adapted to carry out a preferred embodiment of a method according to the invention.

2 zeigt schematisch ein Nockensignal und ein Kurbelwellensignal, welche im Zuge einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt werden können. 2 schematically shows a cam signal and a crankshaft signal, which can be determined in the course of a preferred embodiment of the method according to the invention.

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention

In 1 ist ein Ausschnitt einer bevorzugten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine schematisch dargestellt und mit 100 bezeichnet. Die Brennkraftmaschine 100 ist als ein Viertaktmotor ausgebildet.In 1 is a section of a preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention shown schematically and with 100 designated. The internal combustion engine 100 is designed as a four-stroke engine.

Eine Kurbelwelle 1 der Brennkraftmaschine 100 ist drehfest mit einem ersten Antriebsrad 2a verbunden. Eine Nockenwelle 3 ist drehfest mit einem zweiten Antriebsrad 2b verbunden. Die Kurbelwelle 1 treibt über einen Primärtrieb 2c, der beispielsweise als eine Kette, ein Zahnriemen oder eine Folge von Zahnrädern ausgebildet ist und formschlüssig in das erste Antriebsrad 2a und das zweite Antriebsrad 2b eingreift, eine (oder mehrere) Nockenwellen 3 an. Das erste Antriebsrad 2a und das zweite Antriebsrad 2b sind entsprechend dem Primärtrieb 2c beispielsweise als Kettenrad oder Riemenscheibe ausgebildet. Die Antriebsräder 2a und 2b sind bei Viertaktmotoren derart ausgeführt, dass sich zwischen der Kurbelwelle 1 und der Nockenwelle 3 ein Untersetzungsverhältnis von zwei zu eins ergibt. Die Drehzahl der Nockenwelle 3 ist auf diese Weise halb so groß ausgelegt wie die der Kurbelwelle 1.A crankshaft 1 the internal combustion engine 100 is non-rotatable with a first drive wheel 2a connected. A camshaft 3 is non-rotatable with a second drive wheel 2 B connected. The crankshaft 1 drives over a primary drive 2c , which is formed, for example, as a chain, a toothed belt or a series of gears and positively in the first drive wheel 2a and the second drive wheel 2 B engages one (or more) camshafts 3 at. The first drive wheel 2a and the second drive wheel 2 B are according to the primary drive 2c For example, designed as a sprocket or pulley. The drive wheels 2a and 2 B are performed in four-stroke engines such that between the crankshaft 1 and the camshaft 3 gives a reduction ratio of two to one. The speed of the camshaft 3 is designed in this way half as large as that of the crankshaft 1 ,

Die Brennkraftmaschine 100 weist Zylinder 5 auf. In den Zylindern 5 ist jeweils ein beweglicher Kolben 6 angeordnet. Die Kolben 6 sind jeweils mittels einer Pleuelstange 7 an der Kurbelwelle befestigt. Die Zylinder 5 weisen jeweils mindestens ein Einlassventil 8a und mindestens ein Auslassventil 8b auf, die von Nocken 4 mit exzentrisch bezüglich der Nockenwelle 3 ausgebildeten Nockenflanken geöffnet oder geschlossen werden. Es ist möglich, dass die Einlass- und Auslassventile 8a und 8b von einer gemeinsamen Nockenwelle 3 betätigt oder dass die Einlassventile 8a von einer Einlassnockenwelle und die Auslassventile 8b separat von einer Auslassnockenwelle direkt oder indirekt betätigt werden. Die Einlass- und Auslassventile 8a und 8b, die auch als Gaswechselventile bezeichnet werden, werden jeweils von einer Ventilfeder 9 in Richtung eines Ventilsitzes 10 gedrückt. Im geschlossenen Zustand liegen die Einlass- und Auslassventile 8a und 8b jeweils an ihrem Ventilsitz 10 an und dichten den Zylinder ab.The internal combustion engine 100 has cylinders 5 on. In the cylinders 5 is in each case a movable piston 6 arranged. The pistons 6 are each by means of a connecting rod 7 attached to the crankshaft. The cylinders 5 each have at least one inlet valve 8a and at least one exhaust valve 8b on, by cam 4 with eccentric with respect to the camshaft 3 trained cam edges are opened or closed. It is possible that the intake and exhaust valves 8a and 8b from a common camshaft 3 operated or that the intake valves 8a from an intake camshaft and the exhaust valves 8b operated directly or indirectly from an exhaust camshaft. The intake and exhaust valves 8a and 8b , which are also referred to as gas exchange valves, each of a valve spring 9 in the direction of a valve seat 10 pressed. When closed, the intake and exhaust valves are located 8a and 8b each at their valve seat 10 and seal the cylinder.

Um einen Kurbelwellenwinkel bzw. eine Kurbelwellenposition zu bestimmen, ist die Kurbelwelle 1 drehfest mit einem Kurbelwellengeberrad 12 verbunden. Die Kontur des Kurbelwellengeberrads 12 weist Markierungen 12a (Zähne und Lücken) auf. Ein Aufnehmer (Drehzahlgeber) 13 ist in der Nähe der Kontur des Kurbelwellengeberrads 12 angeordnet und mit einem Steuergerät 20 verbunden.To determine a crankshaft angle or position, the crankshaft is 1 rotatably with a Kurbelwellengeberrad 12 connected. The contour of the crankshaft sensor wheel 12 has markings 12a (Teeth and gaps). A sensor (speed sensor) 13 is near the contour of the crankshaft sensor wheel 12 arranged and with a control unit 20 connected.

Das Kurbelwellengeberrad 12 ist beispielsweise als ein 60-2 Geberrad ausgebildet sein, welches 60 insbesondere äquidistante Zähne und ein Lücke, insbesondere in Form von zwei fehlenden Zähnen, aufweist.The crankshaft sensor wheel 12 is for example designed as a 60-2 encoder wheel, which has 60 in particular equidistant teeth and a gap, in particular in the form of two missing teeth.

Im Betrieb der Brennkraftmaschine 100 drehen sich die Kurbelwelle 1 und die Nockenwelle 3 und damit auch das Kurbelwellengeberrad 12. Der Aufnehmer 13 tastet das Kurbelwellengeberrad 12 ab. Die Markierungen 12a erzeugen in dem Aufnehmer 13 jeweils ein Messsignal in Form eines Spannungsimpulssignals. In dem Steuergerät 20 wird dieses Messsignal (Kurbelwellensignal) ausgewertet und daraus der aktuelle Kurbelwellenwinkel bestimmt.In operation of the internal combustion engine 100 turn the crankshaft 1 and the camshaft 3 and thus also the crankshaft sensor wheel 12 , The pickup 13 scans the crankshaft sensor wheel 12 from. The marks 12a generate in the transducer 13 in each case a measuring signal in the form of a voltage pulse signal. In the control unit 20 This measurement signal (crankshaft signal) is evaluated and used to determine the current crankshaft angle.

Zwischen dem Antriebsrad 2b und der Nockenwelle 3 kann insbesondere eine Phasenverstellvorrichtung 11 vorgesehen sein, die insbesondere von dem Steuergerät 20 gesteuert wird. Die Phasenverstellvorrichtung 11 ermöglicht eine beabsichtigte Nockenwellenverstellung. Dabei wird eine Relativverdrehung der Nockenwelle 3 gegenüber dem Antriebsrad 2b und der Kurbelwelle 1 um einen Phasenverstellwinkel ermöglicht. Somit kann ein Drehwinkel der Nockenwelle 3 variabel gegenüber einem Drehwinkel der Kurbelwelle 1 verstellt werden bzw. ein relativer Winkelversatz zwischen dem Nockenwellenwinkel und dem Kurbelwellenwinkel kann verändert werden.Between the drive wheel 2 B and the camshaft 3 can in particular a Phasenverstellvorrichtung 11 be provided in particular by the control unit 20 is controlled. The phase adjuster 11 allows an intended camshaft adjustment. In this case, a relative rotation of the camshaft 3 opposite the drive wheel 2 B and the crankshaft 1 by a phase shift angle allows. Thus, a rotation angle of the camshaft 3 variable with respect to a rotation angle of the crankshaft 1 be adjusted or a relative angular offset between the camshaft angle and the crankshaft angle can be changed.

Um den Takt der Zylinder 5 der Brennkraftmaschine 100 zu bestimmen und um weiterhin eine Synchronisation der Brennkraftmaschine 100 (d.h. eine Absolutbestimmung des Kurbelwellenwinkels) zu erreichen, ist ein Sensor 110 vorgesehen, welcher einen der Nocken der Nockenwelle 3 abtastet. Dieser Sensor 110 ist beispielsweise als Hall-Sensor ausgebildet. To the beat of the cylinder 5 the internal combustion engine 100 to determine and to continue a synchronization of the internal combustion engine 100 (ie, an absolute determination of the crankshaft angle) is a sensor 110 provided, which is one of the cam of the camshaft 3 scans. This sensor 110 is designed for example as a Hall sensor.

Der Nocken, im Folgenden als Referenz-Nocken bezeichnet, welcher von dem Hall-Sensor 110 abgetastet wird, ist in 1 mit dem Bezugszeichen 104 gekennzeichnet. Das Auslassventil, das von dem Referenz-Nocken betätigt wird, ist in 1 mit 108 gekennzeichnet und der entsprechende Zylinder ist mit 105 gekennzeichnet (im Folgenden als Referenz-Zylinder 105 bezeichnet).The cam, hereinafter referred to as reference cam, which of the Hall sensor 110 is scanned is in 1 with the reference number 104 characterized. The exhaust valve actuated by the reference cam is in 1 With 108 marked and the corresponding cylinder is with 105 (hereinafter referred to as reference cylinder 105 designated).

Durch Abtasten des Referenz-Nockens 104 mit dem Hall-Sensor 110 wird ein Messsignal in Form eines Spannungssignals erzeugt. In dem Steuergerät 20 wird dieses Messsignal (Nockensignal) ausgewertet. Wie oben erläutert, wird in dem Steuergerät 20 auch das Kurbelwellensignal ausgewertet. Durch Auswerten des Kurbelwellensignals und des Nockensignals werden der Takt der Zylinder 5 der Brennkraftmaschine 100 und der absolute Kurbelwellenwinkel bestimmt. Das Steuergerät ist zu diesem Zweck dazu eingerichtet, eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen.By scanning the reference cam 104 with the Hall sensor 110 a measurement signal is generated in the form of a voltage signal. In the control unit 20 this measurement signal (cam signal) is evaluated. As explained above, in the controller 20 also evaluated the crankshaft signal. By evaluating the crankshaft signal and the cam signal, the clock of the cylinder 5 the internal combustion engine 100 and the absolute crankshaft angle is determined. The control unit is set up for this purpose to carry out a preferred embodiment of the method according to the invention.

In 2 sind beispielhaft ein derartiges Nockensignal und ein derartiges Kurbelwellensignal, welche von dem Hall-Sensor 110 bzw. dem Aufnehmer 13 erfasst werden können, schematisch dargestellt. Das Kurbelwellensignal ist mit dem Bezugszeichen 210 gekennzeichnet, das Nockensignal mit dem Bezugszeichen 230. Zusätzlich ist eine mit 220 bezeichnete Hubkurve des Auslassventils 108 dargestellt, welches von dem Referenz-Nocken 104 betätigt wird.In 2 are exemplified such a cam signal and such a crankshaft signal, which from the Hall sensor 110 or the transducer 13 can be detected, shown schematically. The crankshaft signal is denoted by the reference numeral 210 characterized, the cam signal by the reference numeral 230 , In addition, one is with 220 designated lift curve of the exhaust valve 108 shown which of the reference cam 104 is pressed.

Zu einem Zeitpunkt t₂ beträgt der Drehwinkel der Kurbelwelle 0° bzw. 360°. Zu diesem Zeitpunkt t₂ befindet sich der Kolben des Referenz-Zylinders 105 beispielsweise in einem oberen Totpunkt. At a time t ₂ , the angle of rotation of the crankshaft is 0 ° or 360 °. At this time t ₂ is the piston of the reference cylinder 105 for example, in a top dead center.

Zu einem Zeitpunkt t₃ beträgt der Kurbelwellenwinkel 540° bzw. 180°. Zu diesem Zeitpunkt t₃ befindet sich der Kolben des Referenz-Zylinders 105 in einem unteren Totpunkt.At a time t ₃ , the crankshaft angle is 540 ° or 180 °. At this time t ₃ is the piston of the reference cylinder 105 in a bottom dead center.

Zu einem Zeitpunkt t₇ beträgt der Kurbelwellenwinkel wieder 360° bzw. 0°. Zu diesem Zeitpunkt t₇ befindet sich der Kolben des Referenz-Zylinders 105 wieder in dem oberen Totpunkt. At a time t ₇ , the crankshaft angle is again 360 ° or 0 °. At this time t ₇ is the piston of the reference cylinder 105 again in the top dead center.

Zu einem Zeitpunkt t₈ beträgt der Kurbelwellenwinkel 180° bzw. 540° und der Kolben des Referenz-Zylinders 105 befindet sich wieder in dem unteren Totpunkt.At a time t ₈ , the crankshaft angle is 180 ° or 540 ° and the piston of the reference cylinder 105 is again in the bottom dead center.

Da sich, wie erläutert, die Nockenwelle während zweier Kurbelwellenumdrehungen nur einmal dreht, kann durch geeignete Platzierung des Sensors 110 ein Drehwinkel der Kurbelwelle eindeutig der ersten oder der zweiten Umdrehung der Kurbelwelle während einer Nockenwellenumdrehung zugeordnet werden. Wie dies gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung anhand des Nockensignals 230 erkannt werden kann, wird im Folgenden erläutert.Since, as explained, the camshaft rotates only once during two crankshaft revolutions, by suitable placement of the sensor 110 a rotational angle of the crankshaft are clearly assigned to the first or the second revolution of the crankshaft during a camshaft revolution. As in accordance with a preferred embodiment of the invention based on the cam signal 230 can be recognized, is explained below.

Da der Referenz-Nocken 104 eine fallende und eine steigende Nockenflanke aufweist, hat das Nockensignal die Form einer Kurve analog zu der Hubkurve 220. Dieses kurvenförmige Nockensignal ist in 2 mit 231 bezeichnet. Das Nockensignal ist entsprechend der Platzierung des Sensors abhängig von der Montage um einen beliebigen Betrag zur Hubkurve verschoben. Dieses kurvenförmige Nockensignal 231 kann zur einfacheren Auswertung von dem Steuergerät 20 in ein High-Low-Signal umgewandelt werden. Dieses High-Low-Signal ist in 2 mit 232 bezeichnet. Pegelwechsel finden zu Zeitpunkten t₄ und t₆ statt. Es kann daraus eine Mittenposition abgeleitet werden, die die Verdrehlage der Nockenwelle kennzeichnet.Because the reference cam 104 Having a falling and a rising cam edge, the cam signal has the shape of a curve analogous to the lift curve 220 , This curved cam signal is in 2 With 231 designated. The cam signal is shifted according to the placement of the sensor depending on the assembly by any amount to the lift curve. This curved cam signal 231 can for easier evaluation of the controller 20 be converted into a high-low signal. This high-low signal is in 2 With 232 designated. Level changes take place at times t ₄ and t ₆ . It can be derived from a center position, which characterizes the rotational position of the camshaft.

Es wird nun eine geeignete Referenz-Drehwinkelstellung definiert, wobei das Nockensignal an der Referenz-Drehwinkelstellung den Totpunkt eindeutig charakterisiert. Im vorliegenden Beispiel bietet sich eine Drehwinkelstellung in der Mitte zwischen t₄ und t₆ an, da für diese Referenzlage der Referenznocken in Abhängigkeit von der Art des darauffolgenden Totpunkts entweder auf seinem Grundkreis oder auf seiner Erhebung abgetastet wird. Bevorzugterweise wird als Referenz-Drehwinkelstellung eine zweite fallende Zahn-Flanke nach einer KW-Lücke, d.h. also t₁ bzw. t₅, vorgebeben, da diese Position üblicherweise gleichzeitig einen sogenannten Synchronisationspunkt der Kurbelwelle darstellt, der ohnehin überwacht wird. Die Lücke stellt eine Referenzmarkierung des Kurbelwellengeberrads 12 dar. Die Referenz-Drehwinkelstellung und der obere Totpunkt sind somit um einen Bezugswinkel dφ zueinander verschoben. Der Bezugswinkel dφ beträgt in diesem Beispiel 72°.A suitable reference angular position is now defined, wherein the cam signal clearly characterizes the dead center at the reference angular position. In the present example, a rotational angle position in the middle between t ₄ and t ₆ offers, since for this reference position of the reference cam is scanned depending on the nature of the subsequent dead center either on its base circle or on its survey. Preferably, as a reference rotational angle position, a second falling tooth flank after a KW gap, ie, t ₁ or t ₅ , pretend, since this position usually simultaneously represents a so-called synchronization point of the crankshaft, which is monitored anyway. The gap represents a reference mark of the crankshaft sensor wheel 12 The reference angular position and the top dead center are thus shifted from each other by a reference angle dφ. The reference angle dφ is 72 ° in this example.

Es sei darauf hingewiesen, dass durch die in diesem Beispiel gewählte, um 180° zum Ventil versetzte Anordnung des Sensors ein High-Signal an der Referenz-Drehwinkelstellung bedeutet, dass das Auslassventil 108 geschlossen ist, und ein Low-Signal bedeutet, dass das Auslassventil 108 geöffnet ist. It should be noted that the selected in this example, offset by 180 ° to the valve arrangement of the sensor, a high signal at the reference angular position means that the exhaust valve 108 is closed, and a low signal means that the exhaust valve 108 is open.

Wird beispielsweise gemäß 2 zum Zeitpunkt t₁ ein Low-Pegel des Nockensignals 232 detektiert, wird festgestellt, dass sich der Kolben des Referenz-Zylinders 105 zum Zeitpunkt t₂ im LOT befindet.For example, according to 2 at time t _1, a low level of the cam signal 232 detected, it is found that the piston of the reference cylinder 105 at time t _{2 is} in the LOT.

Wird andererseits gemäß 2 zum Zeitpunkt t₅ ein High-Pegel des Nockensignals 232 detektiert, wird festgestellt, dass sich der Kolben des Referenz-Zylinders 105 zum Zeitpunkt t₇ im ZOT befindet. On the other hand according to 2 at time t _5, a high level of the cam signal 232 detected, it is found that the piston of the reference cylinder 105 at time t _{7 is located} in ZOT.

Aus der bekannten Anordnung der unterschiedlichen Zylinder 105 der Brennkraftmaschine 100 zueinander wird aus dem bestimmten Takt des Referenz-Zylinders 105 auf die Takte der restlichen Zylinder der Brennkraftmaschine 100 geschlossen. From the known arrangement of different cylinders 105 the internal combustion engine 100 each other is from the specific clock of the reference cylinder 105 on the bars of the remaining cylinders of the internal combustion engine 100 closed.

Grundsätzlich reicht es aus, dass irgendein Nocken (egal ob Einlass- oder Auslassnocken irgendeines Zylinders) elektrisch abtastet wird, solange an der Sensorposition zum Zeitpunkt der KW-Referenzmarkierung bei einer Umdrehung ein minimaler Abstand zwischen Nocken und Sensor herrscht. Dies genügt, um die gesuchte Aussage LOT/ZOT eines Referenzzylinders eindeutig zu treffen, da beim nächsten Durchgang der KW-Referenzposition wegen der 1:2-Beziehung von NW- zur KW-Drehzahl dieser gewählte Nocken mit Sicherheit einen maximalen Abstand zu diesem Sensor aufweist (also z.B. ein digitales low-Signal anstelle eines high-Signals bewirkt).Basically, it is sufficient for any cam (whether inlet or exhaust cams of any cylinder) to be electrically scanned as long as there is a minimum distance between the cam and the sensor at the sensor position at the time of the HC reference mark during one revolution. This is sufficient to make the statement LOT / ZOT of a reference cylinder unambiguously clear, since at the next round of the HC reference position because of the 1: 2 relationship between NW and KW speed, this selected cam will certainly have a maximum distance to this sensor (eg causing a digital low signal instead of a high signal).

Weiterhin kann anhand des Kurbelwellensignals und des Nockensignals der (absolute) Nockenwellenwinkel bestimmt werden. Anhand des absoluten Nockenwellenwinkels und des absoluten Kurbelwellenwinkels kann insbesondere der Phasenverstellwinkel bestimmt werden, um welchen die Nockenwelle 3 gegenüber dem Antriebsrad 2b und der Kurbelwelle 1 durch die Phasenverstellvorrichtung 11 verdreht wurde.Furthermore, the (absolute) camshaft angle can be determined on the basis of the crankshaft signal and the cam signal. On the basis of the absolute camshaft angle and the absolute crankshaft angle, in particular the phase adjustment angle can be determined, by which the camshaft 3 opposite the drive wheel 2 B and the crankshaft 1 through the phase adjuster 11 was twisted.

Die maximal mögliche Nockenwellen-Verstellung darf in den ausgeführten Fällen nur so groß sein, dass sich der charakterisierende Signalpegel an der Kurbelwellen-Referenzmarke nicht ändert, um eine eindeutige Synchronisierung zu erhalten. Lässt sich dies zum Beispiel aufgrund der festliegenden Nockenwellenerhebungskurve nicht immer einhalten, so muss anstelle der punktuellen Nockenwellen-Signalpegelbestimmung an der Bezugsmarkenstellung der Kurbelwelle eine Bereichssuche um den halben Nockenwellen-Verstellbereich versetzt treten. Dieser Versatz des Suchbereichs richtet sich nach der Verstellmethode der Nockenwelle: Früh- und Spätverstellung aus einer zum Beispiel mittigen Neutrallage oder nur eine Verstellrichtung mit einer Ausgangslage als Null-Referenz der Kurbelwelle.The maximum possible camshaft adjustment may be in the cases carried out only so large that the characterizing signal level at the crankshaft reference mark does not change in order to obtain a clear synchronization. If, for example, this can not always be maintained due to the fixed camshaft elevation curve, instead of the punctual camshaft signal level determination at the reference mark position of the crankshaft, a range search must be offset by half the camshaft adjustment range. This offset of the search range depends on the adjustment method of the camshaft: early and retard adjustment from, for example, a central neutral position or only one adjustment direction with an initial position as a zero reference of the crankshaft.

Claims (13)

Verfahren zum Bestimmen eines Taktes von Zylindern (5) einer als Viertaktmotor ausgebildeten Brennkraftmaschine (100), mit einer Nockenwelle (3) und mit einer Kurbelwelle (1), – wobei ein Kurbelwellengeberrad (12), das mit der Kurbelwelle (1) der Brennkraftmaschine (100) in drehfester Verbindung steht, abgetastet wird und daraus ein Kurbelwellensignal (210) bestimmt wird, – wobei ein Nocken (104) der Nockenwelle (3) der Brennkraftmaschine (100) abgetastet und daraus ein Nockensignal (230) bestimmt wird, – wobei das Kurbelwellensignal (210) und das Nockensignal (230) ausgewertet werden und daraus der Takt der Zylinder (5) der Brennkraftmaschine (100) bestimmt wird.Method for determining a stroke of cylinders ( 5 ) of a four-stroke engine formed internal combustion engine ( 100 ), with a camshaft ( 3 ) and with a crankshaft ( 1 ), - wherein a crankshaft sensor wheel ( 12 ), with the crankshaft ( 1 ) of the internal combustion engine ( 100 ) is in rotationally fixed connection, is scanned and from a crankshaft signal ( 210 ), - where a cam ( 104 ) of the camshaft ( 3 ) of the internal combustion engine ( 100 ) and from this a cam signal ( 230 ) is determined, - wherein the crankshaft signal ( 210 ) and the cam signal ( 230 ) and from it the Clock of the cylinder ( 5 ) of the internal combustion engine ( 100 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 1, wobei anhand des Nockensignals (230) erkannt wird, wann ein Ventil (108) der Brennkraftmaschine (100) geöffnet und/oder geschlossen ist (320).The method of claim 1, wherein based on the cam signal ( 230 ) is detected when a valve ( 108 ) of the internal combustion engine ( 100 ) is open and / or closed ( 320 ). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei anhand des Kurbelwellensignals (210) erkannt wird, wann sich einer der Zylinder (105) der Brennkraftmaschine (100) in einem Totpunkt befindet (310).The method of claim 1 or 2, wherein based on the crankshaft signal ( 210 ) is detected when one of the cylinders ( 105 ) of the internal combustion engine ( 100 ) is in a dead center ( 310 ). Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Nockensignal (230) an einer Referenz-Drehwinkelstellung (t₁; t₅) der Kurbelwelle ausgewertet wird, wobei die Position des Nockens (104) an der Referenz-Drehwinkelstellung (t₁; t₅) den Totpunkt eindeutig charakterisiert. Method according to claim 3, wherein the cam signal ( 230 ) is evaluated at a reference angular position (t ₁ ; t ₅ ) of the crankshaft, wherein the position of the cam ( 104 ) at the reference angular position (t ₁ ; t ₅ ) clearly characterizes the dead center. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, wobei die Referenz-Drehwinkelstellung (t₁; t₅) relativ zu einem Kurbelwellenwinkel (t₂; t₇), bei welchem sich der eine der Zylinder (105) der Brennkraftmaschine (100) in dem Totpunkt befindet, um einen Bezugswinkel (dφ) verschoben ist.Method according to claims 3 and 4, wherein the reference angular position (t ₁ ; t ₅ ) is relative to a crankshaft angle (t ₂ ; t ₇ ) at which the one of the cylinders ( 105 ) of the internal combustion engine ( 100 ) is at the dead point to a reference angle (dφ) is shifted. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei anhand des Kurbelwellensignals (210) und des Nockensignals (230) ein Nockenwellenwinkel bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein based on the crankshaft signal ( 210 ) and the cam signal ( 230 ) A camshaft angle is determined. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Mitte eines von der Abtastung des Nockens (104) hervorgerufenen Signalpegels im Nockensignal (230) bestimmt und daraus der Nockenwellenwinkel bestimmt wird.Method according to claim 6, wherein the center of one of the scanning of the cam ( 104 ) signal level in the cam signal ( 230 ) and from this the camshaft angle is determined. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der bestimmte Nockenwellenwinkel zur Regelung eines Phasenverstellwinkels einer Phasenverstellung der Nockenwelle (3) verwendet wird.Method according to claim 7, wherein the specific camshaft angle for controlling a phase adjustment angle of a phase adjustment of the camshaft ( 3 ) is used. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Nocken (104) der Nockenwelle (3) mittels eines induktiven Sensors oder eines Hall-Sensors (110) abgetastet wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the cam ( 104 ) of the camshaft ( 3 ) by means of an inductive sensor or a Hall sensor ( 110 ) is scanned. Recheneinheit (20), die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.Arithmetic unit ( 20 ), which is adapted to perform a method according to any one of the preceding claims. Brennkraftmaschine (100) mit einer Nockenwelle (3), mit einem Sensor (110), der dazu eingerichtet ist, einen Nocken (104) der Nockenwelle (3) abzutasten, und mit einer Recheneinheit (20) nach Anspruch 10.Internal combustion engine ( 100 ) with a camshaft ( 3 ), with a sensor ( 110 ), which is adapted to a cam ( 104 ) of the camshaft ( 3 ) and with a computing unit ( 20 ) according to claim 10. Computerprogramm, das eine Recheneinheit (20) dazu veranlasst, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit ausgeführt wird. Computer program comprising a computing unit ( 20 ) to perform a method according to any one of claims 1 to 9 when it is executed on the arithmetic unit. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 13.Machine-readable storage medium with a computer program stored thereon according to claim 13.

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