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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Kurbelwellenwinkelerfassungsvorrichtung zum Bestimmen eines Kurbelwellenwinkels einer Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine während eines Startvorgangs der Verbrennungskraftmaschine.
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Grundsätzlich sind Verbrennungskraftmaschinen bekannt, die eine Kurbelwelle aufweisen, an der einzelne Zylinder über Pleuelstangen angebracht sind, und die eine Nockenwelle für die Steuerung von Ventilen der Verbrennungskraftmaschine aufweisen.
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Durch die (starre) Verbindung zwischen den einzelnen Zylindern und der Kurbelwelle gibt der Kurbelwellenwinkel, also die Winkelposition der Kurbelwelle, die Position der einzelnen Kolben in den Zylindern an und stellt somit eine wichtige Steuergröße für eine Motorsteuerung dar, bspw. um den Zündzeitpunkt oder den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt richtig zu ermitteln.
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Nach der Inbetriebnahme eines Verbrennungsmotors steht der Motorsteuerung allerdings häufig keine ausreichende Information über die Winkelposition der Kurbelwelle zur Verfügung, da typischerweise kein Sensor zur absoluten Winkelmessung der Kurbelwelle zur Verfügung steht.
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Dementsprechend ist es bekannt, Signale von einem sogenannten Kurbel- und einem Nockenwellengeber auszuwerten, um den Kurbelwellenwinkel zu bestimmen. Der Kurbelwellengeber ist wie der Nockenwellengeber typischerweise eine Kombination aus einem Sensor und aus einem entsprechenden Geberrad welches z. B. Winkelmarken und Referenzmarken aufweist. Die Winkelmarken sind mit vorgegebenem Abstand zueinander zum Beispiel am Umfang des Geberrads angeordnet (z. B. als Zähne am Umfang des Geberrads). Das Geberrad ist mit der Kurbelwelle oder Nockenwelle verbunden und dreht sich entsprechend mit, sodass der Sensor die Winkelmarken detektieren kann. Außerdem ist es bekannt, neben den Winkelmarken auch Referenzmarken vorzusehen, die bspw. als größere Abstände (Lücken) zwischen zwei Winkelmarken ausgebildet sind (z. B. durch Weglassen einer oder mehrerer Winkelmarken). Die Referenzmarken des Kurbelwellengeberrads können bspw. den oberen Totpunkt eines Zylinders angeben. Beim Nockenwellengeberrad können z. B. Zähne am Umfang ausgebildet sein, um den Beginn eines neuen Arbeitstaktes der Verbrennungskraftmaschine anzugeben, wobei unterschiedlich lange Zähne auch den Beginn/das Ende eines vollständigen Arbeitszyklus der Verbrennungskraftmaschine angeben können, etc.
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Durch die Auswertung der entsprechenden Signale des Kurbelwellen- und Nockenwellengebers kann, wie es grundsätzlich bekannt ist, die Motorsteuerung den Kurbelwellenwinkel ermitteln. Diese Synchronisierung mit der Verbrennungskraftmaschine kann allerdings eine gewisse Zeit beanspruchen, zum Beispiel ein bis zwei Umdrehungen des entsprechenden Geberrads. Außerdem kann die Erkennung der Referenzmarken bei niedrigen Drehzahlen schwierig sein, wodurch sich die notwendige Zeit zur Synchronisation weiter erhöhen kann.
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Während eines Startvorgangs einer Verbrennungskraftmaschine kann die fehlende Kurbelwellenwinkelinformation außerdem zu einem höheren Kraftstoffverbrauch und zu höheren Emissionen führen und ein Impulsstart der Verbrennungskraftmaschine kann unter Umständen sogar fehlschlagen.
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Im Stand der Technik sind Vorschläge bekannt, wie diese Nachteile wenigstens teilweise beseitigt werden können.
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So ist es aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 42 30 616 A1 bekannt, die nach Ausschalten einer Verbrennungskraftmaschine und nach Auslaufen einer Welle (z. B. Nocken- oder Kurbelwelle) zuletzt ermittelte Stellung der Welle in einem nichtflüchtigen Speicher abzulegen und bei einem nächsten Start der Verbrennungskraftmaschine zu verwenden. Zur Verbesserung der Genauigkeit wird zusätzlich eine Drehrichtungserkennung der Welle durchgeführt, sodass eine Korrektur erfolgen kann, wenn sich die Welle infolge eines Rückpendelns der Verbrennungskraftmaschine zurückdreht. Zur Erkennung einer Drehrichtungsänderung ist es auch aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2004 045 153 A1 bekannt, einen Zylinderdruck auszuwerten. Nachteilig ist daran, dass die Bestimmung der Abstellposition der Welle nicht trivial ist, da die Verbrennungskraftmaschine auspendelt und die Drehrichtung wechselt. Daher kann eine erneute Synchronisation mit all ihren Nachteilen notwendig sein.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 195 25 240 A1 ist ein Kurbelwinkel-Erfassungssystem bekannt, bei dem zusätzlich ein Zylinderdruck ermittelt wird, um eine Abweichung der Befestigungsposition einer Kurbelwinkel-Erfassungseinrichtung zu korrigieren. Der Zylinderdruck wird hier nur zur Ermittlung des oberen Totpunkts verwendet. Eine Korrektur ist erst möglich, nachdem mindestens eine Winkelmarke und ein oberer Totpunkt detektiert wurden.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2011 084 081 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei ein wahrscheinlichster Positionswinkel ermittelt wird. Der wahrscheinlichste Positionswinkel entspricht im Wesentlichen einer Drehposition der Brennkraftmaschine. Positionswinkeln werden jeweils zumindest zwei Wahrscheinlichkeiten zugeordnet. Die zumindest zwei Wahrscheinlichkeiten werden miteinander verknüpft. In Abhängigkeit von den verknüpften Wahrscheinlichkeiten wird der wahrscheinlichste Positionswinkel aus den Positionswinkeln ermittelt.
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Aus der deutschen Patentschrift
DE 10 2008 036 818 B3 ist ein Verfahren zum Ermitteln der Drehrichtung einer Antriebswelle einer Brennkraftmaschine ohne Verwendung eines eigens dafür vorgesehenen Sensors bekannt. Demnach wird eine Betriebsgröße der Brennkraftmaschine in einer Gasleitung, welche einen Brennraum der Brennkraftmaschine mit der Umgebung verbindet, mittels eines Sensors gemessen. Die Betriebsgröße wird mittels eines Modells berechnet. Eine Vorwärts-Drehrichtung der Antriebswelle wird erkannt, falls die Differenz zwischen dem Messwert der Betriebsgröße und dem Modellwert der Betriebsgröße innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegt. Ansonsten wird eine Rückwärts-Drehrichtung der Antriebswelle erkannt, welche der Vorwärts-Drehrichtung entgegengesetzt ist.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2006 055 262 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine bekannt, die eine Welle umfasst, mit einem Erzeugen eines Signals mit einem ersten Signalereignis und einem zweiten Signalereignis, wobei eine Haltedauer zwischen dem ersten Signalereignis und dem zweiten Signalereignis vorgegeben ist und wobei das erste Signalereignis in Abhängigkeit eines Soll-Winkels der Welle für das zweite Signalereignis unter Berücksichtigung der Haltedauer und der Drehwinkelgeschwindigkeit der Welle ermittelt wird und das zweite Signalereignis in Abhängigkeit des ermittelten ersten Signalereignisses und der Haltedauer ermittelt wird, und Steuern der Brennkraftmaschine mit dem Signal. Der Soll-Winkel für das zweite Signalereignis wird in einem Toleranzbereich zwischen einem Toleranz-Beginnwinkel und einem Toleranz-Endwinkel gewählt.
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Aus der deutschen Patentschrift
DE 10 2004 045 191 B3 ist ein Verfahren und eine Anordnung bekannt, bei der zunächst ein charakteristisches Signal einer Nockenwelle erfasst wird. Dieses charakteristische Signal wird anschließend einem Mustervergleich mit einem oder mehreren hinterlegten Referenzmustern unterzogen und daraus eine wahrscheinlichste Winkelstellung der Nockenwelle bestimmt. Aus dieser wahrscheinlichsten Winkelstellung der Nockenwelle wird mittels einer bekannten Idealkorrelation die wahrscheinlichste Winkelstellung einer Kurbelwelle errechnet.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 40 37 546 A1 ist eine Zylinderidentifiziervorrichtung für einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor bekannt. Die Zylinderidentifiziervorrichtung weist einen Bezugssignalgenerator auf, der die Umdrehung einer Motorkurbelwelle wahrnimmt und ein Bezugssignal erzeugt, welches jeden Zeitpunkt angibt, zu dem sich die Kurbelwelle in einem vorgeschriebenen Drehwinkel befindet. Ein Erkennungssignalgenerator nimmt die Umdrehung der Motornockenwelle oder eines anderen mit ihr gekoppelten und sich mit der halben Geschwindigkeit der Kurbelwelle drehenden Bauelements wahr und erzeugt ein Motorerkennungssignal, welches sich in der Form für die einzelnen Zylinder des Motors unterscheidet. Eine Steuereinheit erkennt jeden Zylinder des Motors anhand der Form des Zylindererkennungssignals.
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Aus der deutschen Übersetzung
DE 600 34 837 T2 ist eine Startvorrichtung für eine funkengezündete Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung bekannt, in welcher Kraftstoff direkt in Zylinder eingespritzt werden kann, aufweisend: eine Zylinderidentifizierungseinrichtung zum Durchführen einer Zylinderidentifizierung der Brennkraftmaschine, während die Brennkraftmaschine abgestellt ist; eine Startanforderungs-Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln, ob eine Brennkraftmaschinen-Startanforderung für die Brennkraftmaschine vorliegt; eine Startsteuereinrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in einen durch die Zylinderidentifizierungseinrichtung identifizierten Kompressionshubzylinder, wenn durch die Startanforderungs-Ermittlungseinrichtung ermittelt wird, dass eine Brennkraftmaschinen-Startanforderung für die Brennkraftmaschine vorliegt; eine Brennkraftmaschinen-Temperaturdetektionseinrichtung zum Detektieren einer Brennkraftmaschinen-Temperatur der Brennkraftmaschine; eine Kolbenpositions-Detektionseinrichtung zum Detektieren der Position eines Kolbens in dem identifizierten Kompressionshubzylinder; und eine Zündbereichs-Ermittlungseinrichtung, um auf der Basis der von der Brennkraftmaschinen-Temperaturdetektionseinrichtung detektierten Temperatur und der von der Kolbenpositions-Detektionseinrichtung detektierten Kolbenposition zu ermitteln, ob sich in den identifizierten Kompressionshubzylinder eingespritzter Kraftstoff in einem Zündbereich befindet, wobei die Startsteuereinrichtung die Kraftstoffeinspritzung für den identifizierten Kompressionshubzylinder so steuert, dass ein Schnellstartvorgang durchgeführt wird, wenn ermittelt wird, dass sich der in den identifizierten Kompressionshubzylinder eingespritzte Kraftstoff in einem Zündbereich befindet, und die Startsteuereinrichtung die Kraftstoffeinspritzung für einen durch die Zylinderidentifizierungseinrichtung während seines Ansaughubs identifizierten Ansaughubzylinder so steuert, dass ein normaler Startvorgang durchgeführt wird, wenn ermittelt wird, dass in den identifizierten Kompressionshubzylinder eingespritzter Kraftstoff sich nicht in einem Zündbereich befindet.
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Außerdem ist es bekannt, wenn mehrere Referenzmarken vorhanden sind, die von dem Kurbelwellen- bzw. Nockenwellengebern erzeugten Impulsmuster als Zeitreihe zu speichern und eine Mustererkennung durchzuführen, um den aktuellen Winkel der Kurbelwelle festzustellen. Dieses Verfahren ist allerdings aufwendig, da die Mustererkennung einen erhöhten Rechenaufwand mit sich bringt. Ferner bringt die Erkennung keinen zeitlichen Vorteil, da ebenfalls ein bis zwei Umdrehungen des Geberrades notwendig sein können. Außerdem kann die Stellung von Nockenwelle zu Kurbelwelle z.B. aufgrund von Elastizitäten nicht eindeutig sein.
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Weiterhin ist es grundsätzlich bekannt, die Gebermarken auf den Geberrädern für eine schnellere Erkennung anzupassen, was allerdings aufwendig ist und auch nur im begrenzten Umfang aufgrund der physikalischen/mechanischen Gegebenheiten möglich ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Kurbelwellenwinkelerfassungsvorrichtung zum Bestimmen eines Kurbelwellenwinkels bereitzustellen, die die oben genannten Nachteile wenigstens teilweise überwinden.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Bestimmen eines Kurbelwellenwinkels nach Anspruch 1 und eine Kurbelwellenwinkelerfassungsvorrichtung zum Bestimmen eines Kurbelwellenwinkels nach Anspruch 9 gelöst.
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Weitere vorteilhafte Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bestimmen eines Kurbelwellenwinkels für eine Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine während eines Startvorgangs der Verbrennungskraftmaschine, wobei die Verbrennungskraftmaschine eine Kurbelwelle und eine Nockenwelle aufweist, umfasst:
- Erhalten eines Kurbelwellensensorsignalwertes basierend auf einem Kurbelwellensensorsignal von einem Kurbelwellensensor, wobei der Kurbelwellensensor in Reaktion auf jeweils eine vorgegebene Drehwinkeländerung der Kurbelwelle ein Kurbelwellensensorsignal ausgibt;
- Erhalten eines Nockenwellensensorsignalwertes basierend auf einem Nockenwellensensorsignal von einem Nockenwellensensor, wobei der Nockenwellensensor in Reaktion auf jeweils eine vorgegebene Drehwinkeländerung der Nockenwelle ein Nockenwellensensorsignal ausgibt;
- Erhalten eines Zusatzsensorsignalwertes basierend auf einem Zusatzsensorsignal von einem Zusatzsensor, wobei der Zusatzsensor in Abhängigkeit von einer Rotation der Verbrennungskraftmaschine das Zusatzsensorsignal ausgibt; und
- Berechnen einer Kurbelwellenwinkelwahrscheinlichkeit basierend auf einem aktuell erhaltenen Kurbelwellensensorsignalwert, einem aktuell erhaltenen Nockenwellensensorsignalwert und einem aktuell erhaltenen Zusatzsensorsignalwert.
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Die Verbrennungskraftmaschine kann jede beliebige Art von Verbrennungsmotor sein, wie ein Ottomotor, Dieselmotor und dergleichen.
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Während des Startvorgangs der Verbrennungskraftmaschine findet bei manchen Ausführungsbeispielen noch keine Verbrennung statt, sodass die Drehung der Verbrennungskraftmaschine und ihrer Kurbelwelle und Nockenwelle bspw. ein Startermotor oder dergleichen bewirkt. Das Verfahren wird folglich bei manchen Ausführungsbeispielen durchgeführt, bevor eine Verbrennung in der Verbrennungskraftmaschine stattfindet, sodass bereits die erste Verbrennung mit bekanntem Kurbelwellenwinkel stattfindet und daher von der Motorsteuerung entsprechend optimal eingestellt werden kann (Zündzeitpunkt, Kraftstoffeinspritzung, etc.).
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Die Kurbelwelle kann mit einem Kurbelwellengeber (drehfest) verbunden sein, wobei der Kurbelwellengeber ein Kurbelwellengeberrad und einen Kurbelwellensensor aufweist, wie es allgemein bekannt ist.
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Der Kurbelwellensensor gibt in Reaktion auf jeweils eine vorgegebene Drehwinkeländerung der Kurbelwelle ein Kurbelwellensensorsignal aus. Wie erwähnt, kann der Kurbelwellensensor bspw. Marken, wie Referenzmarken und Winkelmarken, eines Kurbelwellengeberrades erkennen und entsprechend ein Kurbelwellensensorsignal ausgeben. Da die Marken in vorgegebenen Abständen an dem Umfang des Kurbelwellengeberrades angeordnet sind entspricht jeweils ein Abstand zwischen zwei Marken auch jeweils einer entsprechenden vorgegebenen Drehwinkeländerung der Kurbelwelle.
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Auf Basis des Kurbelwellensensorsignals wird gemäß dem Verfahren ein Kurbelwellensensorsignalwert erhalten. Der Kurbelwellensensorsignalwert kann dabei indikativ für eine Winkelmarke oder eine Referenzmarke sein und er kann bspw. auf einer Analyse des zeitlichen Abstandes von zwei aufeinanderfolgenden Kurbelwellensensorsignalen beruhen. Der zeitliche Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kurbelwellensensorsignalen ist für Referenzmarken, z. B. aufgrund des Auslassens einer Winkelmarke, größer als bei zwei aufeinanderfolgenden Winkelmarken. Wie oben ausgeführt, kann die Referenzmarke indikativ für einen bestimmten Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine sein, wie zum Beispiel dafür, dass ein Kolben in einem Zylinder in einem definierten Abstand vor dem oberen Totpunkt ist.
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Auf ähnliche Art und Weise kann die Nockenwelle mit einem Nockenwellengeber (drehfest) verbunden sein, wobei der Nockenwellengeber ein Nockenwellengeberrad und einen Nockenwellensensor aufweist, wie es allgemein bekannt ist.
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Entsprechend kann der Nockenwellensensor in Reaktion auf jeweils eine vorgegebene Drehwinkeländerung der Nockenwelle ein zugehöriges Nockenwellensensorsignal ausgeben. Wie erwähnt, kann der Nockenwellensensor bspw. Marken eines Nockenwellengeberrades erkennen und entsprechend ein Nockenwellensensorsignal ausgeben. Da die Marken in vorgegebenen Abständen an dem Umfang des Nockenwellengeberrades angeordnet sind, entspricht jeweils ein Abstand zwischen zwei Marken auch jeweils einer entsprechenden vorgegebenen Drehwinkeländerung der Nockenwelle.
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Auf Basis des Nockenwellensensorsignals wird gemäß dem Verfahren ein Nockenwellensensorsignalwert erhalten. Der Nockenwellensensorsignalwert kann dabei indikativ für eine Marke sein und er kann bspw. auf einer Analyse des zeitlichen Abstandes von zwei aufeinanderfolgenden Nockenwellensensorsignalen beruhen. Wie oben ausgeführt können die Marken des Nockenwellengeberrades indikativ für einen bestimmten Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine sein, wie zum Beispiel dafür, dass die Verbrennungskraftmaschine in einem bestimmten Arbeitstakt ist oder einen Arbeitstaktzyklus beginnt/beendet und dergleichen.
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Ferner wird basierend auf einem Zusatzsensorsignal von einem Zusatzsensor ein Zusatzsensorsignalwert erhalten. Der Zusatzsensor gibt in Abhängigkeit von einer Rotation der Verbrennungskraftmaschine ein Zusatzsensorsignal aus. Der Zusatzsensor ist in dem Sinne funktional zu verstehen, dass er entweder zusätzlich zu dem Nockenwellensensor und Kurbelwellensensor vorgesehen ist oder dass der Nockenwellensensor bzw. der Kurbelwellensensor zusätzlich in dem Sinne verwendet wird, dass er eine zusätzliche Information liefert bzw. dass aus dem Kurbelwellensensorsignal und/oder dem Nockenwellensensorsignal eine weitere Information abgeleitet wird. So kann bspw. der Zusatzsensorsignalwert durch einmaliges oder mehrmaliges zeitliches Ableiten des Nockenwellensensorsignals und/oder des Kurbelwellensensorsignals erhalten werden und bspw. indikativ für eine Geschwindigkeit (erste Ableitung) oder eine Beschleunigung (zweite Ableitung) der Nockenwelle bzw. der Kurbelwelle sein. Außerdem kann der Zusatzsensor bspw. ein Zylinderdrucksensor sein, ein Raildrucksensor, ein Vibrationssensor, der Vibrationen der Verbrennungskraftmaschine ermittelt, ein Lagesensor, der die Lage des Motors relativ zur Karosserie ermittelt oder dergleichen.
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Dementsprechend ist der Zusatzsensor bei manchen Ausführungsbeispielen dazu ausgestaltet, einen Zylinderdruck eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine zu ermitteln und das Zusatzsensorsignal repräsentiert entsprechend einen Zylinderdruck. Der Zusatzsensorsignalwert kann entsprechend der gemessene Zylinderdruck sein oder ein anderer Wert, bspw. ein Wert der angibt, ob der Zylinderdruck ober- oder unterhalb eines Schwellwertes liegt, er kann eine Ableitung des Zylinderdrucks sein, etc.
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Der Zylinderdruck kann nur für einen, mehrere oder aber auch für jeden Zylinder der Verbrennungskraftmaschine ermittelt werden und es kann ein entsprechendes Zusatzsensorsignal für jeden Zylinderdruck ausgegeben werden.
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Der Zusatzsensor kann auch dazu ausgestaltet sein, einen Raildruck eines Rails der Verbrennungskraftmaschine zu ermitteln und das Zusatzsensorsignal kann dementsprechend einen Raildruck repräsentieren.
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Schließlich wird gemäß dem Verfahren eine Kurbelwellenwinkelwahrscheinlichkeit auf Basis eines aktuell erhaltenen Kurbelwellensensorsignalwerts, eines aktuell erhaltenen Nockenwellensensorsignalwerts und eines aktuell erhaltenen Zusatzsensorsignalwerts berechnet.
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Wie oben erwähnt, kann typischerweise im Stand der Technik die Ermittlung des exakten Kurbelwellenwinkels ein bis zwei Umdrehungen des Kurbelwellengeberrades benötigen, da nur dann entsprechend oft die Referenzmarken des Kurbelwellengeberrades und die zugehörigen Marken des Nockenwellengeberrades detektiert werden können, um den Kurbelwellenwinkel zu ermitteln. Aus der bloßen Erkennung einer Winkelmarke alleine, ist es nicht möglich den Kurbelwellenwinkel zu bestimmen, wenn keine absolute Kurbelwellenwinkelmessung vorgesehen ist.
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Durch die Einbeziehung einer weiteren Information, nämlich des Zusatzsensorsignalwerts, die ebenfalls von der Rotation der Verbrennungskraftmaschine abhängt, ist es hingegen möglich, schneller den Kurbelwellenwinkel zu ermitteln, da bspw. nicht bei jedem Kurbelwellenwinkel der Kurbelwelle ein entsprechender Zylinderdruckwert, ein entsprechender Kurbelwellenbeschleunigungswert, bestimmte Kombinationen aus Winkelmarken/Referenzmarken des Kurbelwellengeberrades mit zugehöriger Marke des Nockenwellengeberrades, bestimmter Raildruck etc. möglich bzw. wahrscheinlich ist.
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Dementsprechend ist es möglich, aufgrund der Kombination aus aktuell erhaltenem Kurbelwellensensorsignalwert, aktuell erhaltenem Nockenwellensensorsignalwert und aktuell erhaltenem Zusatzsensorsignalwert eine Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen eines jeden (diskreten) Kurbelwellenwinkels zu berechnen.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen wird diese Berechnung nicht für jeden möglichen Winkel vorgenommen, sondern bspw. nur für die Winkel der Kurbelwelle, die auch mit dem Kurbelwellengeberrad bestimmbar sind und bspw. den einzelnen Winkelmarken entsprechen.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen wird die Berechnung der Kurbelwellenwinkelwahrscheinlichkeit auf Grundlage eines sogenannten probabilistischen Automaten ausgeführt. Dabei entspricht jeder Winkelzustand (z. B. jede Winkelmarke des Kurbelwellengeberrades) einem Zustand des probabilistischen Automaten. Probabilistische Automaten sind dem Fachmann bekannt, weswegen hier auf eine weitergehende Erläuterung verzichtet wird.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen werden weitere Sensoren und zugehörige Informationen verwendet. Zum Beispiel können Sensoren zur Drehrichtungserkennung der Kurbelwelle, Nockenwelle oder einer anderen Welle der Verbrennungskraftmaschine oder mit ihr verbundenen Welle zum Einsatz kommen, um die Drehrichtung der Verbrennungskraftmaschine zu erkennen. Alternativ oder zusätzlich kann die Drehrichtungserkennung durch Bestimmen der Ableitung des Zylinderdrucks nach der Zeit erfolgen. Dies kann zu einem schnelleren, besseren Ergebnis der Kurbelwellenwinkelbestimmung führen.
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Damit ist bei manchen Ausführungsbeispielen eine schnellere Detektion des aktuellen Kurbelwellenwinkels möglich, als es im Stand der Technik bzw. ohne Hinzuziehung des Zusatzsensorsignalwerts der Fall ist. Außerdem können selbst dann, wenn der Kurbelwellenwinkel noch nicht sicher bestimmt ist, für die möglichen Winkel der Kurbelwelle Wahrscheinlichkeiten angegeben werden, dass diese vorliegen. Ferner kann eine höhere Robustheit gegenüber übersehenen Lücken und kleinen Phasenverschiebungen zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle gegeben sein. Das Verfahren kann flexibel um weitere Messwerte/Sensorsignale erweitert werden und einfach an verschiedene Markierungsmuster auf Kurbel- und/oder Nockenwelle angepasst werden.
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Die Umwandlung kontinuierlicher Messwerte bzw. Sensorsignale (d.h. Zusatzsensorsignale), wie z. B. des Zylinderdrucks, in diskrete Werte ermöglicht bei manchen Ausführungsbeispielen eine direkte Verknüpfung mit ereignisbasierten Messwerten des Kurbelwellengebers, der bspw. ein Sensorsignal pro erkannter Flanke eins Winkelelements ausgibt.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen liefert das oben erwähnte probabilistische Modell Aussagen zur Wahrscheinlichkeit der Messwerte, insbesondere der möglichen Kurbelwellenwinkelwerte und ermöglicht eine (schnellere) Fehlererkennung, wenn bspw. nach mehreren Wiederholungen des Verfahrens alle Kurbelwellenwinkelwahrscheinlichkeiten unterhalb eines vorgegebenen Schwellwerts liegen.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen sind für einen Satz von Kurbelwellenwinkelwerten für jeden Kurbelwellenwinkelwert des Satzes von Kurbelwellenwinkelwerten Wahrscheinlichkeiten von Kurbelwellensensorsignalwerten, Wahrscheinlichkeiten von Nockenwellensensorwerten und Wahrscheinlichkeiten von Zusatzsensorsignalwerten vorgegeben (bspw. in einer Tabelle in einem Speicher abgelegt). Die Anzahl der Kurbelwellwinkelwerte kann zum Beispiel der Anzahl von Winkelmarken des Kurbelwellengeberrades entsprechen, ohne dass die vorliegende Erfindung in dieser Hinsicht beschränkt ist.
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Die Wahrscheinlichkeiten der Kurbelwellensensorsignalwerte, Nockenwellensensorwerte und Zusatzsensorsignalwerte können bspw. als Verteilung in Tabellen oder dergleichen abgelegt sein. Dadurch ist bei manchen Ausführungsbeispielen jedem Kurbelwellenwinkelwert eine Kombination aus drei Wahrscheinlichkeitsverteilungen zugeordnet, eine für die Kurbelwellensensorsignalwerte, eine für die Nockenwellensensorsignalwerte und eine für die Zusatzsensorsignalwerte. Das Verfahren kann nun den jeweiligen Kurbelwellensensorsignalwert, Nockenwellensensorwert und Zusatzsensorsignalwert mit den abgespeicherten Wahrscheinlichkeitsverteilungen für die zugehörigen Kurbelwellensensorsignalwerte, Nockenwellensensorwerte und Zusatzsensorsignalwerte vergleichen und dadurch für jeden Kurbelwellenwinkelwert (im Rahmen des probabilistischen Automaten auch Zustand genannt) eine Wahrscheinlichkeit berechnen, dass die Kurbelwelle sich bei dem entsprechenden Kurbelwellenwinkel befindet.
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Dementsprechend basiert bei manchen Ausführungsbeispielen die Berechnung der Kurbelwellenwinkelwahrscheinlichkeit zusätzlich auf den für den Satz von Kurbelwellenwinkeln vorgegebenen Wahrscheinlichkeiten von Kurbelwellensensorsignalwerten, Wahrscheinlichkeiten von Nockenwellensensorwerten und Wahrscheinlichkeiten von Zusatzsensorsignalwerten.
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Das Verfahren bzw. seine oben ausgeführten Verfahrensschritte können solange iterativ wiederholt werden, bis die berechnete Kurbelwellenwahrscheinlichkeit einen Schwellwert überschreitet. Der Schwellwert kann bspw. bei 90 %, 100 % oder einem beliebigen anderen Wert liegen, den der Fachmann je nach Anforderung wählen wird.
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Das Verfahren wird dabei bei manchen Ausführungsbeispielen jeweils iterativ in Reaktion auf dem Empfang eines neuen Kurbelwellensensorsignals wiederholt. Der Kurbelwellensensor kann bei jeder neu erkannten Flanke einer Winkelmarke ein Signal ausgeben, welches als Auslöser für die Erfassung zum Beispiel auch des Zusatzsensorsignals und/oder des Nockenwellensensorsignals dienen kann.
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Manche Ausführungsbeispiele betreffen eine Kurbelwellenwinkelerfassungsvorrichtung zum Bestimmen eines Kurbelwellenwinkels für eine Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine während eines Startvorgangs der Verbrennungskraftmaschine, wobei die Verbrennungskraftmaschine eine Kurbelwelle und eine Nockenwelle aufweist. Die Kurbelwellenwinkelerfassungsvorrichtung umfasst:
- einen Kurbelwellensensor zum Ausgeben eines Kurbelwellensensorsignals in Reaktion auf jeweils eine vorgegebene Drehwinkeländerung der Kurbelwelle, wie er auch schon oben beschrieben wurde;
- einen Nockenwellensensor zum Ausgeben eines Nockenwellensensorsignals in Reaktion auf jeweils eine vorgegebene Drehwinkeländerung der Nockenwelle, wie er auch schon oben beschrieben wurde;
- einen Zusatzsensor zum Ausgeben eines Zusatzsensorsignals in Abhängigkeit von einer Rotation der Verbrennungskraftmaschine, wie er auch schon oben beschrieben wurde; und
- eine Steuerung zum Ausführen des Verfahrens, wie es oben beschrieben wurde.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst die Kurbelwellenwinkelerfassungsvorrichtung ein Kurbelwellengeberrad und/oder ein Nockenwellengeberrad, wobei das Kurbelwellengeberrad und/oder das Nockenwellengeberrad mehrere Markierungen in vorgegebenen Abständen zueinander aufweist, die von dem Kurbelwellensensor bzw. dem Nockenwellensensor erkannt werden, wie es oben bereits ausführlich beschrieben wurde.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der:
- 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Kurbelwellenwinkelerfassungsvorrichtung zeigt;
- 2 ein Beispiel eines probabilistischen Automaten zeigt;
- 3 ein Beispiel zur Ermittlung des Kurbelwellenwinkels ohne Zuhilfenahme einer Zylinderdruckinformation zeigt;
- 4 ein Beispiel zur Ermittlung des Kurbelwellenwinkels unter Zuhilfenahme einer Zylinderdruckinformation zeigt; und
- 5 ein Ablaufschema eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Ermitteln eines Kurbelwellenwinkels illustriert.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Kurbelwellenwinkelerfassungsvorrichtung 1 zum Ermitteln eines Kurbelwellenwinkels einer Kurbelwelle 3 einer Verbrennungskraftmaschine 2 ist in 1 dargestellt.
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Die Verbrennungskraftmaschine 2 hat eine Kurbelwelle 3, eine Nockenwelle 4, mehrere Zylinder, wobei in 1 ein Zylinder 5 gezeigt ist, und ein Rail (Hochdruckleiste) 16 für die Kraftstoffeinspritzung.
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Die Kurbelwellenwinkelerfassungsvorrichtung 1 hat einen inkrementellen Kurbelwellengeber 6 mit einem Kurbelwellengeberrad 7 und einem Kurbelwellensensor 8 und einen Nockenwellengeber 21 mit einem Nockenwellengeberrad 12 und einem Nockenwellensensor 13. Außerdem hat die Kurbelwellenwinkelerfassungsvorrichtung 1 einen Zylinderdrucksensor 15 zum Messen des Innendrucks im Zylinder 5 und rein beispielhaft einen Raildrucksensor 17 zum Messen des Raildrucks im Rail 16.
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Der Kurbelwellensensor 8, der Nockenwellensensor 14, der Zylinderdrucksensor 15 und der Raildrucksensor 17 sind mit einer Steuerung 18 der Kurbelwellenwinkelerfassungsvorrichtung 1 verbunden, wobei die Steuerung 18 einen Mikroprozessor 19 und einen Speicher 20 hat und entsprechende Sensorsignale von dem Kurbelwellensensor, dem Nockenwellensensor 14, dem Zylinderdrucksensor 15 und dem Raildrucksensor 17 empfängt und verarbeitet.
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Der Raildrucksensor 17 ist hier nur beispielhaft gezeigt, da, wie oben ausgeführt, bei manchen Ausführungsbeispielen neben dem Zylinderdruck auch der Raildruck mit zur Kurbelwellenwinkelberechnung verwendet wird. Zur Vereinfachung wird im Folgenden aber nur der Zylinderdruck für die Beschreibung verwendet.
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Außerdem wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Zylinderdruck (zur Vereinfachung) nur von dem einen Zylinder 5 von dem Zylinderdrucksensor 15 gemessen. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann auch der Zylinderdruck von mehr als einem Zylinder oder sogar von allen Zylindern der Verbrennungskraftmaschine gemessen werden.
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Das Kurbelwellengeberrad 7 hat eine Reihe von Winkelmarken 9 (auch Segmente genannt), die als Zähne am Umfang des Kurbelwellengeberrads 7 ausgestaltet sind und durch vorgegebene gleichgroße Lücken 10 (Abstände) voneinander beabstandet angeordnet sind.
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Außerdem hat das Kurbelwellengeberrad 7 eine Referenzmarke 11, die durch Weglassen einer Winkelmarke 9 und damit einhergehender größerer Lücke ausgestaltet ist.
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Das in 1 veranschaulichte Kurbelwellengeberrad 7 dient nur der Illustration des grundsätzlichen Aufbaus des Kurbelwellengeberrads 7. Das Kurbelwellengeberrad 7 hat typischerweise deutlich mehr Winkelmarken 9, zum Beispiel 60, und mehr Referenzmarken 11, zum Beispiel für jeden Zylinder eine. Bei einem Dreizylindermotor kann das Kurbelwellengeberrad 9 bspw. drei Referenzmarken 11 und 57 Winkelmarken 9 aufweisen (Im Folgenden auch als 60-3 Kurbelwellengeberrad bezeichnet).
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Der Kurbelwellensensor 8 erkennt bspw. jede Winkelmarke 9 an ihrer ansteigenden Flanke, wie es grundsätzlich bekannt ist, und gibt ein entsprechendes Kurbelwellensensorsignal an die Steuerung 18 aus. Die Referenzmarke 11 kann von der Steuerung 18 (oder vom dem Kurbelwellensensor 8, je nach Ausgestaltung) an dem längeren zeitlichen Abstand zweier aufeinanderfolgender Flanken der Winkelmarke 9 erkannt werden, wie es allgemein bekannt ist.
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Das Nockenwellengeberrad 12 ist mit Referenzmarken 14a und 14b ausgestattet, die als unterschiedlich lange Zähne am Umfang des Nockenwellengeberrads 12 ausgestaltet sind. Die Referenzmarken 14a sind länger als die Referenzmarken 14b, sodass der Nockenwellensensor 13 einen honen Signalpegel („high“) ausgibt, wenn er die lange Referenzmarke 14a erkennt und einen niedrigen Signalpegel „low“, wenn er die kurze Referenzmarke 14b erkennt. Nachdem des Nockenwellengeberrad 12 zwei lange 14a und zwei kurze Referenzmarken 14 hat, ist bei einer Hälfte aller erkannten Positionen der Signalpegel „high“ und bei der anderen Hälfte der Signalpegel „low“.
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Bei jeder von dem Kurbelwellensensor 8 detektierten Flanke einer Winkelmarke 9 des Kurbelwellengeberrads 7 wird der Innendruck des Zylinders 5 durch den Zylinderdrucksensor 15 gemessen und das Signal des Nockenwellensensors 13 von der Steuerung 18 erfasst.
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Der gemessene Zylinderdruck kann mit einem (im Speicher 20 abgelegten) Schwellwert verglichen werden, um einen dazugehörigen diskreten Messwert zu ermitteln (z. B. Zylinderdruck „hoch“, d.h. über dem Schwellwert, oder „niedrig“, d.h. unter dem Schwellwert).
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Wird für jeden Zylinder der Verbrennungskraftmaschine der Zylinderdruck ermittelt, ergeben sich bspw. bei einem Dreizylindermotor die folgenden möglichen diskreten Messwerte, die bspw. in der Steuerung 18 ermittelt werden:
- 0: Druck in allen Zylindern niedrig.
- 1: Druck in Zylinder 1 hoch
- 2: Druck in Zylinder 2 hoch
- 3: Druck in Zylinder 3 hoch
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Zusätzlich ermittelt die Steuerung 18 mittels eines geeigneten Verfahrens (z.B. Betrachtung der Zeit zwischen Flanken in Relation zur Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine), ob der Flanke eine große Lücke (Referenzmarke 11) vorausgegangen ist.
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Somit erhält die Steuerung 18 bei einer detektierten Flanke des Kurbelwellengebers 6 die folgenden Informationen: Drehrichtung, diskreter Ausgangswert Zylinderdruck, Signalpegel des Nockenwellengebers 21 („high“ oder „low"), Lücke (Referenzmarke 11) ja oder nein.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Kurbelwellenwinkel mittels eines Verfahrens ermittelt, das im Folgenden anhand eines probabilistischen Automaten modelliert wird.
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Die Zustände des Automaten sind dabei die Winkelmarken 9 (Segmente) des Kurbelwellengeberrads 7. Zu jedem Zustand wird eine Aufenthaltswahrscheinlichkeit gespeichert, die angibt mit welcher Wahrscheinlichkeit sich die jeweilige Winkelmarke aktuell unter dem Kurbelwellengeber 6 befindet. Bei jedem Kurbelwellensensorsignal des Kurbelwellengebers 6 hat sich die Kurbelwelle 3 um eine Winkelmarke 9 (Segment) weitergedreht, was durch Übergänge zwischen den Zuständen des probabilistischen Automaten abgebildet wird.
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Dem Übergang von einem Zustand zu anderen können ebenfalls Wahrscheinlichkeiten zugeordnet werden. Der Übergang von einem Zustand zu einem anderen kann nämlich durch eine Vorwärts- oder Rückwärtsdrehung der Kurbelwelle 3 ausgelöst werden. Ist kein Drehrichtungssensor vorhanden, so kann nicht erkannt werden, ob sich die Kurbelwelle 3 vorwärts oder rückwärts dreht.
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Auf Basis dieses Modells können nun die Aufenthaltswahrscheinlichkeiten jedesmal neu berechnet werden, wenn ein aktuelles Signal des Kurbelwellensensors 8 vorliegt.
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Wie auch schon oben erwähnt, können weitere stochastische Messwerte einbezogen werden, zum Beispiel die Drehrichtung der Kurbelwelle 3, Erkennung von Lücken (Referenzmarken 11) im Kurbelwellengeberrad 7, etc., um die Wahrscheinlichkeiten der einzelnen Zustände/Kurbelwellenwinkelpositionen genauer zu bestimmen.
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Die zusätzlichen Messwerte werden im vorliegenden Verfahren als stochastische Größen angesehen, da der Zusammenhang zwischen dem Zylinderdruck und dem Kurbelwellenwinkel nicht eindeutig ist und Lücken, i.e. Referenzmarken 11, im Kurbelwellengeberrad 7 nicht immer zuverlässig erkannt werden. Etwaige kontinuierliche Messwerte, wie z. B. der Zylinderdruck, werden, wenn wie hier beispielhaft vorhanden, zu diesem Zweck wie oben beschrieben in diskrete Zustände umgerechnet (z.B. Zylinderdruck hoch / niedrig). Um die zusätzlichen Messwerte zu berücksichtigen wird der Automat um die Wahrscheinlichkeiten der Messwerte im jeweiligen Zustand erweitert.
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Im Folgenden wird der Ablauf des probabilistischen Automaten kurz skizziert.
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Anfangs können bei der ersten erkannten Kurbelwellenflanke die Wahrscheinlichkeiten der diskreten Zustände initialisiert werden, wobei sich zum Beispiel. bei einem 60-3 Kurbelwellengeber 6 und einem Nockenwellengeber 21 mit 2 Zuständen („high“ und „low“) sich nach dem ersten Ereignis (erste erkannte Flanke) ca. 60 mögliche Zustände ergeben. Bei der Initialisierung der Wahrscheinlichkeiten der Zustände kann berücksichtigt werden, dass die Verbrennungskraftmaschine mit höherer Wahrscheinlichkeit in bestimmten Positionen ausgependelt ist, sodass von vorneherein bestimmte Kurbelwellenwinkelzustände ausgeschlossen oder mit einer niedrigeren/höheren Wahrscheinlichkeit versehen werden können als andere.
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Als Nächstes wird die Aufenthaltswahrscheinlichkeit für jeden Zustand mit der Wahrscheinlichkeit der vorliegenden Zylinderdruckmessung für diesen Zustand multipliziert. Beim jedem weiteren Ereignis des Kurbelwellengebers 6 wird z. B. zuerst die Drehrichtung erkannt und die Aufenthaltswahrscheinlichkeit eines Zustands auf den entsprechenden Folgezustand übertragen (Vorwärtsprädiktion genannt). Das heißt, wenn die Aufenthaltswahrscheinlichkeit bei einem Zustand vor einem Ereignis 60% beträgt und eine Vorwärtsdrehung der Kurbelwelle 3 detektiert wurde, ergibt sich nach diesem Ereignis eine Aufenthaltswahrscheinlichkeit von 60% für den darauffolgenden Zustand, bei einer Rückwärtsdrehung entsprechend von 60% für den davorliegenden Zustand.
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Die Aufenthaltswahrscheinlichkeiten nach dem Ereignis werden dann mit den Wahrscheinlichkeiten des gemessenen Ausgangs (Zylinderdruck, Nockenwelle „high“ oder „low“, Lücke (Referenzmarke) ja oder nein) für den jeweiligen Zustand multipliziert.
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Abschließend werden die Aufenthaltswahrscheinlichkeiten normiert, so dass die Summe der Aufenthaltswahrscheinlichkeiten 100% beträgt. Hieraus ergibt sich also nach jedem Ereignis eine aktualisierte Wahrscheinlichkeitsverteilung für die möglichen Kurbelwellenwinkelwerte.
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Wenn die Aufenthaltswahrscheinlichkeiten null sind bzw. vor der Normierung dauerhaft unter einem Schwellwert liegen, können die die Messwerte von der Steuerung 18 als nicht konsistent mit dem probabilistischen Modell erkannt werden und die Steuerung 18 kann einen Fehler erkennen.
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Die 2 zeigt Beispielhaft einen Ausschnitt eines entsprechenden Automaten bei dem für jeden Zustand die Wahrscheinlichkeit bestimmter Messwerte angegeben ist. Die Pfeile zwischen den Zuständen von rechts nach links und umgekehrt symbolisieren dabei Wahrscheinlichkeiten für einen entsprechenden Übergang von links nach rechts (Vorwärtsdrehung) und von rechts nach links (Rückwärtsdrehung).
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In diesem Beispiel wird davon ausgegangen, dass für jeden Zylinder ein Druck gemessen wird.
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Wie auch oben ausgeführt, ist bspw. im Speicher 20 der Steuerung 18 für jeden Zustand des Kurbelwellengeberrades 7 eine entsprechende Wahrscheinlichkeitsverteilung für die unterschiedlichen Messwerte (Zylinderdruckwerte, Nockenwellensensorsignalwerte, Kurbelwellensignalwerte) abgespeichert.
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Beim Zustand 10 sind beispielhafte Werte angegeben.
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So beträgt die Wahrscheinlichkeit in Zustand 10 einen hohen Zylinderdruck im ersten Zylinder 5 zu messen 62,5% (P(Z=1) = 0,625), während die Wahrscheinlichkeiten für die anderen Zustände 0, 2 und 3 deutlich geringer sind (P(Z=0) = 0,325, P(Z=2) = 0,025, P(Z=3) = 0,025).
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Die Wahrscheinlichkeit, dass der Signalpegel des Nockenwellensensors „high“ ist beträgt 100% (P(NW = H) = 1), während die Wahrscheinlichkeit, dass der Signalpegel des Nockenwellensensors „low“ ist, bei Null liegt (P(NW = L) = 0).
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Beim Übergang zwischen Zustand 10 und Zustand 11 wird mit 80 % Wahrscheinlichkeit eine Lücke (Referenzmarke) erkannt (P(L=1) = 0,8), wohingegen die Wahrscheinlichkeit keine Lücke zu erkennen, bei 20 % liegt (P(L=0) = 0,2). Das Vorliegen einer Referenzmarke (Lücke) ist bei dem Übergang zwischen Zustand 10 und 11 durch eine vertikale Linie dargestellt.
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Ein anderes besonderes Ereignis ist beispielhaft durch eine vertikale Linie im Zustand 28 dargestellt. Hier findet ein Übergang des Nockenwellensensorsignalwerts von „high“ auf „low“ statt, was sich entsprechend in den Wahrscheinlichkeiten für die beiden Werte von jeweils 50 % widerspiegelt (P(NW=H) =0,5; P(NW=L) =0,5).
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Auf Basis dieses Modells kann mit den folgenden Schritten die Position der Verbrennungskraftmaschine, das heißt des Kurbelwellenwinkels, iterativ bestimmt werden.
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Im ersten Schritt werden, wie oben angedeutet die Wahrscheinlichkeiten initialisiert. Danach erfolgt bei jeder Flanke des Kurbelwellensensors eine Vorwärtsberechnung der Aufenthaltswahrscheinlichkeiten. Anschließend werden die Aufenthaltswahrscheinlichkeiten der einzelnen Zustände mit den Wahrscheinlichkeiten der aktuellen Messgrößen verrechnet und normiert. Das Resultat ist eine aktualisierte Schätzung der Aufenthaltswahrscheinlichkeiten für jeden Kurbelwellenwinkel.
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Außerdem kann das Modell zur Fehlererkennung verwendet werden, da fehlerhafte Messwerte nicht konsistent mit dem Modell sind und das Verfahren geringe Aufenthaltswahrscheinlichkeiten (vor der Normierung) ermitteln wird, die z.B. dauerhaft unter einem Schwellwert liegen.
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Die 3 und 4 zeigen jeweils ein Beispiel zur Ermittlung des tatsächlichen Zustandes, d. h. Kurbelwellenwinkels, wobei beide Figuren jeweils auf der Abszisse die Anzahl der vom Kurbelwellensensor erkannten Flanken angeben und die Ordinate die zugehörige Wahrscheinlichkeit eines zugehörigen Zustandes eines 60-3 Kurbelwellengeberrads. Hier sind 114 Zustände aufgetragen, da das 60-3 Kurbelwellengeberrad 57 Winkelmarken hat (nur 57 wegen der drei als Lücken ausgebildeten Referenzmarken) und ein Arbeitszyklus der Verbrennungskraftmaschine die zweimalige Umdrehung der Kurbelwelle zur Folge hat. Außerdem ist jeweils rechts in der 3 bzw. 4 eine Skala angegeben, die die Wahrscheinlichkeit des jeweiligen Zustands angibt (unten in der Skala die geringste und oben in der Skala die höchste Wahrscheinlichkeit).
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In 3 wurde nicht der Zylinderdruck als Zusatzsensorsignal verwendet, während in 4 der Zylinderdruck als Zusatzsensorsignal verwendet wurde und es ist leicht ersichtlich, dass die Hinzuziehung des Zylinderdrucks sehr viel schneller einen Zustand mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit erkennt (nämlich ab der fünften Flanke in 4), während es ohne die Hinzuziehung des Zylinderdrucks deutlich länger dauert (nämlich bis zur elften Flanke in 3).
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5 veranschaulicht beispielhaft ein Verfahren 30 zum Bestimmen eines Kurbelwellenwinkels einer Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine während eines Startvorgangs der Verbrennungskraftmaschine, wobei die Verbrennungskraftmaschine eine Kurbelwelle und eine Nockenwelle aufweist, wie auch im Zusammenhang mit 1 erläutert. Das Verfahren 30 kann bspw. von der Steuerung 18 der Vorrichtung 1 der 1 ausgeführt werden und im Folgenden werden die entsprechend die Bezugszeichen der Vorrichtung 1 aus 1 entsprechend verwendet.
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Bei 31 wird ein aktueller Kurbelwellensensorsignalwert basierend auf einem Kurbelwellensensorsignal von einem Kurbelwellensensor 8 erhalten, wobei der Kurbelwellensensor 8 in Reaktion auf jeweils eine vorgegebene Drehwinkeländerung der Kurbelwelle 3 ein Kurbelwellensensorsignal (an die Steuerung 18) ausgibt. Wie oben erwähnt erkennt der Kurbelwellensensor 8 jeweils eine Flanke der Winkelmarken 9 und gibt entsprechend dann ein Kurbelwellensensorsignal an die Steuerung 18 aus.
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Bei 32 wird ein Nockenwellensensorsignalwert basierend auf einem Nockenwellensensorsignal von dem Nockenwellensensor 13 erhalten, wobei der Nockenwellensensor 13 in Reaktion auf jeweils eine vorgegebene Drehwinkeländerung der Nockenwelle 4 ein Nockenwellensensorsignal (an die Steuerung 18) ausgibt. Wie oben erwähnt, gibt der Nockenwellensensor 13 in Reaktion auf die „lange“ Referenzmarke 14a ein „high“ Signal aus und in Reaktion auf die „kurzen“ Referenzmarken 14b ein „low“ Signal aus.
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Bei 33 wird ein Zusatzsensorsignalwert basierend auf einem Zusatzsensorsignal von einem Zusatzsensor erhalten, wobei der Zusatzsensor in Abhängigkeit von einer Rotation der Verbrennungskraftmaschine das Zusatzsensorsignal ausgibt. Im vorliegenden Fall dienen als Zusatzsensor der Zylinderdrucksensor 15 und/oder der Raildrucksensor 17, wie oben ausgeführt.
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Bei 34 wird eine Kurbelwellenwinkelwahrscheinlichkeit basierend auf einem aktuell erhaltenen Kurbelwellensensorsignalwert, einem aktuell erhaltenen Nockenwellensensorsignalwert und einem aktuell erhaltenen Zusatzsensorsignalwert berechnet, wie es auch oben anhand des probabilistischen Automaten erläutert wurde.
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Das Verfahren 30 wird, wie oben ausgeführt, iterativ in Reaktion auf jede neu erkannte Flanke wiederholt, bis die berechnete Kurbelwellenwahrscheinlichkeit einen Schwellwert überschreitet und die Kurbelwellenwahrscheinlichkeit z. B. 100 % beträgt (siehe Pfeil in 5).
