DE69532493T2

DE69532493T2 - Synchronisationsvorrichtung ohne Nockenwellenpositionssensor für eine innere Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69532493T2
Application number: DE69532493T
Authority: DE
Inventors: Piero De La Pierre
Original assignee: Magneti Marelli Powertrain SpA
Current assignee: Marelli Europe SpA
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1995-09-28
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2015-09-29
Also published as: ITTO940766A1; ES2211891T3; DE69532493D1; IT1268605B1; EP0704621A3; EP0704621B1; EP0704621A2; ITTO940766A0

Description

Diese Erfindung betrifft ein Synchronisierverfahren zum Synchronisieren eines Ottomotors, wie es im Oberbegriff von Anspruch 1 festgelegt ist.
Die meisten Verbrennungsmotoren für Fahrzeuge werden derzeit von einem Kraftstoff-Einspritzsystem versorgt, das von einer elektronischen Motor-Betriebseinheit gesteuert wird, die fast immer auch die Zündung steuert. Viele der derzeitigen Systeme verfügen über einen genauen Winkelbezugswert über 360° der Kurbelwelle des Motors und nicht über 720° des gesamten Motorintervalls (im besonderen Fall eines Vierzylinder-Viertaktmotors, der das am breitesten erhältliche Modell in der derzeitigen Fertigung darstellt).
Bei Motoren, die individuelle Zündspulen für jeden Zylinder verwenden, sogenannte „top-plug Motoren", oder bei Motoren, bei denen die Zylinderphasen nicht symmetrisch sind (beispielsweise Motoren mit fünf Zylindern sowie V-Motoren mit sechs Zylindern, sogenannte „galloping-Motoren"), ist es wesentlich, dass ein genauer Bezugswert auf 720° beibehalten wird.
Um diesen Bezugswert zu erhalten, ist bekannt, dass Fühler verwendet werden, beispielsweise Nockenfühler, die jedoch den Nachteil besitzen, dass sie die Kosten des elektronischen Motor-Betriebssystems erhöhen.
DE-42 29 773-A und DE-42 42 419-A offenbaren Verfahren für eine Synchronisation, wie sie eingangs beschrieben wurde, wobei abgetastet wird, ob die Zündungen aufgrund einer ersten angenommenen Motorphase zu einer Beschleunigung führen; ist dies nicht der Fall, so wird die angenommene Motorphase um 360° verschoben.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Synchronisierverfahren zu liefern, wie es oben beschrieben wurde.
Erfindungsgemäß wird dieser Gegenstand mit einem Synchronisierverfahren erreicht, das jene Merkmale besitzt, die im Anspruch 1 festgelegt sind.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nun folgenden ausführlichen Beschreibung ersichtlich, wobei es sich um ein nicht einschränkendes Beispiel handelt.
Die wesentliche Idee, auf der die vorliegende Erfindung beruht, besteht in der Verwendung eines Motor-Bezugwinkels von 360° als genauer Bezugswert und in einer Unterscheidung zwischen ungeradzahligen und geradzahligen 360°-Phasen eines Bezugszylinders (der irgendeiner der Zy linder des Motors sein kann), indem Signale verwendet werden, die bereits für die elektronische Motor-Betriebseinheit zur Verfügung stehen.
Dafür werden ein Signal von Schaltkreisen, die eine Information liefern, die sich auf die Dauer des Funkens bezieht, (oder von Ionisations-Abtaststufen) verwendet. Diese Schaltkreise werden, obwohl sie in der Technik bekannt sind, in Zukunft immer notwendiger, um den neuesten Abgasvorschriften entsprechen zu können sowie Diagnosefunktionen auszuführen, die sich auf den Betrieb des Motors beziehen.
Ionisations-Abtaststufen liefern ein Signal, das (in der Dauer oder in der Amplitude) der Dauer des Funkens proportional ist. Die Spannung für das Auslösen und Beibehalten der Verbrennung schwankt jedoch stark in Übereinstimmung mit dem Druck im Verbrennungsraum des Zylinders (etwa proportional dazu), während der Lichtbogenstrom des Funkens etwa konstant ist. Das bedeutet, dass für eine vorgegebene Energie, die der Primärwicklung der Spule (für einen vorgegebenen Spulenwirkungsgrad) zugeführt wird, die Dauer des Funkens beträchtlich schwankt. In der Praxis dauert der Funke ein normales Zeitintervall an, wenn sich der Zylinder im Verdichtungstakt befindet, während er viel länger andauert, wenn sich der Zylinder im Ausstoßtakt befindet.
Um den Motor zu synchronisieren, genügt es daher, die Zündung in einem Zylinder hervorzurufen, der als der Bezugszylinder ausgewählt wurde, wenn sich dieser in der Verdichtung befindet (oder im Ausstoß, vorausgesetzt, dass diese Information nicht a priori bekannt ist), und die Zündung nach 360° zu wiederholen, um die beiden Datenwerte vergleichen zu können, die sich auf die Dauer des Funkens beziehen. Den Funken mit kürzerer Dauer erhält man dann, wenn es sich beim Takt tatsächlich um einen Verdichtungstakt handelt. Typisch kann dieser Vorgang beim Anlassen, bei dem der Verbrennungsmotor mit dem Anlassermotor in Drehung versetzt wird, in einem sehr kurzen Zeitintervall ausgeführt werden, da zwei volle Umdrehungen des Motors dazu ausreichen, um sie zu vollenden. Weiters kann der Vorgang ausgeführt werden, bevor mit der Kraftstoffeinspritzung in die Zylinder begonnen wird. Es ist daher möglich, die Kraftstoffeinspritzung (ebenfalls in Phase gebracht) auszulösen und die nachfolgenden Zündungen auszulösen, um den Motor anzulassen, nachdem der Synchronisiervorgang beendet ist.
Die oben erwähnte Vorgangsweise kann verbessert werden, um die Sicherheit bei der Unterscheidung zu erhöhen, indem man mehrere unterschiedliche Zylinder als aufeinander folgende Bezugsquellen verwendet (noch während der ersten Umdrehung des Motors und möglicherweise bei Teilen der nächsten Umdrehung). Die zusätzliche Information, die man dadurch erhält, kann das erste Ergebnis bestätigen oder anzeigen, dass eine weitere Überwachung notwendig ist, wenn die Ergebnisse nicht zusammenpassen.
Die gleiche Vorgangsweise kann auch bei laufendem Motor wiederholt werden, wenn ein unerklärlicher Abfall in der Motordrehzahl auftritt (der Winkel der Drosselklappe ist größer als αo und die Verlangsamung des Motors größer als X Umdrehungen/sek für ein gegebenes α0 und X).
Wenn keine Ionisationsstufe vorhanden ist, kann auch so vorgegangen werden, dass man andere Signale verwendet, die für die elektronische Betriebsstufe des Motors bereitstehen können.
Ein Signal, das immer zur Verfügung steht oder abgeleitet werden kann, ist typisch die Korrelation der Motorbeschleunigung (positiv oder negativ) mit dem Winkel der Drosselklappe. Diese Information kann bei symmetrischen Motoren an Stelle jenes Signals verwendet werden, das die Ionisation anzeigt. Als Beispiel wird ein Vier- oder Sechs-Zylindermotor mit Paaren von Zylindern betrachtet, die um 360° (oder auch um 370–380°) phasenverschoben sind. In diesem Fall kann der Motor mit zwei Halbeinspritzungen des Kraftstoffs in fast entgegengesetzte Zylinder sowie mit fast gleichzeitigem Auslösen ihrer Zündungen angelassen werden. Diese Zündungen gehen in jenem Zylinder verloren, der sich im Ausstoßtakt befindet, doch sind diese Zündungen unschädlich (da sich der Ventiltakt bei derzeit hergestellten Motoren typisch überlappt). Unter diesen Bedingungen startet der Motor wirkungsvoll.
An dieser Stelle kann, unmittelbar nachdem der Winkel der Drosselklappe einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet (beispielsweise ein Drosselklappenwinkel größer als β0), der in der Praxis bei bereits angelassenem Motor einem bestimmten, geforderten Drehmoment entspricht (Drehzahl größer als Y Umdrehungen/sek bei gegebenem β0 und Y), ein Suchvorgang gelaufen werden, um zwischen geradzahligen und ungeradzahligen 360°-Winkeln zu unterscheiden.
Diese Vorgangsweise kann das Auslösen einer Zündung alle 720° für alle Zylinder enthalten, mit einer wahlfreien Auswahl einer Zuordnung zum 720°-Bezugswert, das heißt einer wahlfreien Auswahl zwischen geradzahligen 360°-Winkeln und ungeradzahligen 360°-Winkeln. Wenn der Motor unter einen vorgegebenen Grenzwert langsamer wird, wird die entgegengesetzte Beziehung geprüft, das heißt die Auswahl zwischen geradzahligen 360°-Winkeln und ungeradzahligen 360°-Winkeln wird umgekehrt. Am Ende dieser Prüfung wird somit der richtige Bezug erkannt. Diese Vorgangsweise kann ein Loch im Motorbetrieb verursachen, doch ist diese Situation ungefährlich und für den Fahrer kaum wahrnehmbar, da der Motor angelassen wird.
Andererseits kann zum Erkennen der geradzahligen 360°-Winkel und der ungeradzahligen 360°-Winkel unabhängig von der Stellung der Drosselklappe vorgegangen werden, wenn sich der Mo tor im Übergangszustand zwischen der Trennung vom Anlassermotor und dem Erreichen der Leerlaufbedingungen (etwa 400–600 Umdrehungen pro Minute) befindet.
Wenn die 720°-Phasenwinkel mit Hilfe von einer der Vorgangsweisen erkannt wurden, werden sowohl der Einspritzvorgang als auch die Zündung unter Verwendung dieser gesamten Information gesteuert (das Einspritzen kann somit in Phase gebracht werden). Auch dann kann möglicherweise eine der oben erwähnten Vorgangsweisen wiederholt werden, wenn bei laufendem Motor die Motordrehzahl unerklärlich fällt.
Die oben erwähnten Vorgangsweisen können alleine, in Kombination (um beispielsweise die Betriebssicherheit zu erhöhen, sollte die Ionisations-Abtaststufe ausfallen) oder auch im Zusammenhang mit einem Nockenstellungs-Fühler verwendet werden, um die Gesamtbetriebssicherheit des Motor-Steuersystems beträchtlich zu erhöhen.
Eine andere Informationsquelle, die zur Bestimmung des 720°-Phasenbezugswerts verwendet werden kann, wird von Druckfühlern im Zylinder geliefert, wenn diese vorhanden sind, da man mit ihnen direkt bestimmen kann, ob sich der Bezugszylinder im Verdichtungs- oder im Ausstoßtakt befindet.
Selbstverständlich bleibt die Grundlage der Erfindung gleich, wobei Einzelheiten im Aufbau sowie Ausführungsformen gegenüber der Beschreibung und der Darstellung weit verändert werden können, ohne dadurch vom Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Synchronisieren eines Ottomotors, wobei der Motor eine Drosselklappe, ein Zündsystem und ein Kraftstoff-Zuführsystem, die von zumindest einer elektronischen Motor-Betriebseinheit gesteuert werden, sowie eine Fühlereinrichtung besitzt, um die elektronische Einheit mit einem ersten Bezugssignal anzusteuern, das die Winkelstellung der Kurbelwelle des Motors über 360° anzeigt, wobei das Verfahren so ausgelegt ist, um ein zweites Bezugssignal zu erzeugen, das den momentanen Phasenwinkel von zumindest einem Zylinder des Motors anzeigt, um in Kombination mit dem ersten Bezugssignal die Winkelstellung der Kurbelwelle des Motors über 720° bestimmen zu können; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte aufweist: – a priori erzeugen eines Prüf-Bezugssignals, das dazu dient, um die Winkelstellung der Kurbelwelle des Motors über 720° anzuzeigen, und das einer ersten von zwei möglichen Arten entspricht, die ungeradzahligen und geradzahligen Intervallen von 360° zugeordnet sind; – hervorrufen einer Zündung alle 720° in jedem Zylinder des Motors aufgrund des Prüf-Bezugssignals, das a priori erzeugt wurde; – prüfen, ob die Motorbeschleunigung (positiv oder negativ) mit dem Öffnungswinkel der Drosselklappe des Motors in Einklang steht; – wenn die Motorbeschleunigung mit dem Öffnungswinkel der Drosselklappe in Einklang steht, annehmen des Prüf-Bezugssignals als das zweite Bezugssignal, und – wenn die Motorbeschleunigung nicht mit dem Winkel der Drosselklappe in Einklang steht, annehmen eines Signals als zweites Bezugssignal, das der zweiten Art der Zuordnung von ungeradzahligen und geradzahligen Intervallen von 360° entspricht.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Prüf-Bezugssignal, das a priori erzeugt wird, wahlfrei erzeugt wird.