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WO2004070184A1 - Verfahren zur steuerung einer direkten einspritzung einer brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zur steuerung einer direkten einspritzung einer brennkraftmaschine Download PDF

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WO2004070184A1
WO2004070184A1 PCT/EP2004/000220 EP2004000220W WO2004070184A1 WO 2004070184 A1 WO2004070184 A1 WO 2004070184A1 EP 2004000220 W EP2004000220 W EP 2004000220W WO 2004070184 A1 WO2004070184 A1 WO 2004070184A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
crankshaft
injection
internal combustion
combustion engine
signal
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2004/000220
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English (en)
French (fr)
Inventor
Johannes Beer
Achim Koch
Harry SCHÜLE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
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Priority to EP04701940A priority patent/EP1590563B1/de
Priority to US10/543,603 priority patent/US7182062B2/en
Priority to JP2005518408A priority patent/JP2006514222A/ja
Publication of WO2004070184A1 publication Critical patent/WO2004070184A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/32—Controlling fuel injection of the low pressure type
    • F02D41/34—Controlling fuel injection of the low pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/04—Starting of engines by means of electric motors the motors being associated with current generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits specially adapted for starting of engines
    • F02N11/0814—Circuits specially adapted for starting of engines comprising means for controlling automatic idle-start-stop

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a direct injection of an internal combustion engine when the internal combustion engine is restarted.
  • the internal combustion engine can be switched off briefly and put back into operation. This is particularly advantageous when the vehicle is stopped at a red light and 'be saved by turning off the internal combustion engine fuel and exhaust gases.
  • motor / generator combinations are used, for example, which, depending on the operating state of the internal combustion engine, can be used either as an electric motor to start the internal combustion engine or as a generator for generating electrical energy from the internal combustion engine.
  • DE 19 741 294 AI such a drive of a motor vehicle is known, which supports a start-stop operation of the internal combustion engine and causes a fast self-running of the internal combustion engine through the use of an electric motor.
  • the crankshaft is brought into a predetermined starting position by means of an electrical machine that is switched to engine operation and that is non-positively coupled to the crankshaft of the internal combustion engine. After reaching the starting position of the crankshaft, a direct injection of the fuel is started and the ignition of the fuel causes.
  • the electric machine delivers torque to the crankshaft during the entire starting process.
  • DE 19 835 045 C2 discloses a method for starting an internal combustion engine with direct fuel injection and spark ignition.
  • the known method has a braking device with which the crankshaft of the internal combustion engine is stopped in a fixed angular position when the internal combustion engine is switched off.
  • the specified angular position corresponds to one working stroke of a piston of the internal combustion engine, so that the internal combustion engine can be started without additional help by injecting fuel and igniting the fuel into the cylinder of the piston, which is in the working stroke.
  • DE 10 039 948 AI is a method for starting the
  • Internal combustion engine is known in which the position of the crankshaft is detected with the aid of a crank angle sensor and a cylinder is determined which is located shortly after top dead center. A fuel-air mixture is blown into the combustion chamber of the cylinder. For this purpose, electromagnetically actuated inlet valves are provided. The fuel-air mixture is then ignited so that the internal combustion engine can be started without an electric starting machine. This mode of operation is particularly advantageous in the case of a start-stop operation.
  • the object of the invention is to provide an improved method for starting an internal combustion engine.
  • the object of the invention is achieved by the method according to claim 1 and by the internal combustion engine according to claim 9.
  • An advantage of the method according to the invention is that in addition to an encoder for the crankshaft, which only detects a single position of the crankshaft during one revolution of the crankshaft, an absolute encoder arrangement is provided with which the absolute angular position of the camshaft or the crankshaft is recorded. Depending on the signal of the absolute encoder arrangement, the
  • Injection and / or ignition of the internal combustion engine is controlled after the internal combustion engine has started until a more precise signal for the position of the crankshaft has been detected by the crankshaft sensor. If the crankshaft encoder detects the position of the crankshaft, the injection and ignition are controlled depending on the signal from the crankshaft encoder.
  • the absolute encoder arrangement basically delivers an imprecise signal for the position of the pistons in the internal combustion engine compared to the crankshaft encoder. However, the accuracy of this signal is sufficient for a starting process, depending on the signal from the absolute encoder arrangement, to determine a piston which is either in the intake stroke or in the compression stroke. Depending on the phase position of the pistons, it may take a relatively long time for the crankshaft encoder to detect the position of the crankshaft and thus to determine the position of the pistons precisely, i.e. synchronization is possible.
  • start-stop function allows the engine to be switched off automatically when the vehicle stops and to be started again automatically when the brake is released before the driver presses the accelerator pedal. This means that there is no noticeable delay in the starting process for the driver.
  • the synchronization between the phase position of the pistons and the injection or ignition required for the starting process is made available earlier by using the signal from the absolute encoder than would be possible by the signal from the crankshaft encoder.
  • an absolute encoder for the camshaft is provided as the absolute encoder arrangement.
  • the absolute encoder records the absolute angular position of the camshaft immediately when the internal combustion engine starts.
  • the absolute angular position of the camshaft can be used approximately to determine the phase position of the pistons at the start to investigate. Corresponding diagrams and / or tables are stored for this.
  • an angular range sensor for the camshaft and a second absolute encoder for the crankshaft are provided as the absolute encoder arrangement.
  • the angular range sensor detects in which of the two angular ranges the camshaft is located during one revolution.
  • the second absolute encoder records the absolute angular position of the crankshaft at the start.
  • the phase position of the pistons is determined from a combination of the two signals. Corresponding diagrams and / or tables are stored for this.
  • a combustion chamber of a piston is preferably selected, which piston is currently in the intake stroke when the internal combustion engine starts. Fuel is injected into the combustion chamber of the selected piston during the intake stroke. Injecting fuel into a combustion chamber, the piston of which is in the intake stroke, offers the advantage that the injected fuel is swirled with the intake air and that the subsequent ignition results in relatively clean combustion.
  • an ignition process for the combustion chamber into which the fuel was injected is preferably also started.
  • the ignition point for the selected combustion chamber is determined depending on the signal from the absolute encoder arrangement.
  • the ignition process can also be determined relatively precisely by the signal from the absolute encoder arrangement, although no synchronization via the crankshaft has yet taken place.
  • fuel is injected into a combustion chamber, the piston of which is in the compression stroke when the internal combustion engine starts. This method is used when the pressure of the fuel is higher than the compression pressure that prevails in the combustion chamber during the compression stroke.
  • the fuel is provided by a fuel reservoir which holds the fuel at a variable, relatively high pressure.
  • This method offers the advantage that a combustion process takes place within a very short time after the starting process of the internal combustion engine, ie after the crankshaft has been moved, and the internal combustion engine is thus driven by the combustion processes. This minimizes the time in which the starter has to drive the internal combustion engine.
  • an encoder for the crankshaft is provided, which detects the position of the crankshaft at two positions during one revolution of the crankshaft, so that the injection and the ignition are synchronized within a shorter time depending on the position of the crankshaft can.
  • the time that must be bridged by the signal from the absolute donor is reduced on average.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an internal combustion engine with a starter generator
  • FIG. 2 shows a section of the internal combustion engine with a cross section through a cylinder
  • 3 shows a flow chart for the method according to the invention
  • FIG. 4 shows a first diagram to explain the method according to the invention
  • FIG. 5 shows a second diagram to explain the method according to the invention during a high pressure start
  • FIG. 6 shows a third diagram for explaining the method according to the invention with a sensor wheel with two tooth gaps
  • FIG. 8 shows a fourth diagram for explaining the method with the aid of the second embodiment.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a
  • Internal combustion engine 1 with a crankshaft 2, which is connected to four pistons 3 via connecting rods 7.
  • the pistons 3 are movably guided in cylinders 4.
  • a piston 3 delimits a combustion chamber 6 in a cylinder 4, in which a fuel-air mixture is introduced and ignited.
  • the crankshaft 2 is rotatably mounted in a housing of the internal combustion engine and is connected to a starter generator 5.
  • Two pistons 3 are in the same phase. In the example shown, the two outer cylinders 3 are near top dead center and the two inner cylinders 3 are near bottom dead center.
  • the starter generator 5 When the internal combustion engine starts, the starter generator 5 is activated. The starter generator 5 causes the crankshaft 2 to rotate and thus causes the cylinders 3 to move up and down in the cylinders 4. A freewheel is arranged between the starter generator 5 and the crankshaft 2, so that when combustion begins in the combustion chambers 6, the crankshaft 2 can rotate independently of the rotation of the starter generator 5. After the starting process, the starter generator 5 is switched off again and the internal combustion engine 1 drives the crankshaft 2 through the combustion in the combustion chambers 6. The crankshaft 2 is connected to a drive train (not shown) and provides a corresponding drive for a motor vehicle.
  • the cylinder 4 has a cylinder head, in which an intake valve 8 and an exhaust valve 9 are arranged.
  • the inlet valve 8 and the exhaust valve 9 are operatively connected to a camshaft 10.
  • the camshaft 10 has drive cams which open or close the inlet valve 8 and the outlet valve 9 at predetermined times.
  • the camshaft 10 is rotatably supported in the internal combustion engine 1 and is driven by the crankshaft 2, for example via a chain.
  • the inlet valve 8 is assigned to an inlet opening via which the combustion chamber 6 is connected to an intake duct 11.
  • a throttle valve 12 is arranged in the intake duct 11 and determines the amount of air that is drawn into the combustion chamber 6 during an intake stroke of a piston 3.
  • the outlet valve 9 is arranged in an outlet opening, via which the combustion chamber 6 can be connected to an exhaust gas duct 13.
  • a spark plug 14 In addition to the inlet and outlet valves 8, 9 there are also a spark plug 14 and an injection valve
  • the injector 15 arranged in the cylinder head.
  • the injector 15 is connected to a fuel accumulator 17 via a fuel line 16.
  • the fuel accumulator 17 is supplied with fuel by a fuel pump.
  • fuel is kept at a variable pressure, which can reach up to 180 bar in a gasoline internal combustion engine with direct fuel injection, depending on the operating parameters of the internal combustion engine.
  • An encoder 18 is assigned to the crankshaft 2 and detects a single position of the crankshaft 2 during one revolution of the crankshaft 2.
  • the crankshaft 2 has a gear 35 which has 60 teeth, a gap being provided which is as wide as two teeth ((60-2) gear).
  • a Hall sensor is provided, which is arranged in the region of the row of teeth of the toothed wheel and detects the passage of the tooth gap and thus an absolute rotational position of the crankshaft when the crankshaft 2 rotates.
  • the transmitter 18 is connected to a control unit 19.
  • the control unit 19 is also connected to the throttle valve 12, the injection valve 15, an ignition system 20 and the starter generator 5.
  • the ignition system 20 is in turn connected to the spark plug 14 via an ignition line.
  • the control device 19 has an interface 21 and a central control unit 22.
  • a pressure sensor 36 is provided on the fuel accumulator 17, which is connected to the control unit 19 via a signal line. Data exchange between the sensors and the actuators to be controlled, such as the starter generator 5 and the ignition system 20, is made possible via the interface 21.
  • the central is still there Control unit 22 with a read-only memory 23 and with a data memory 24 in connection.
  • the control unit 19 is also connected to other sensors, such as an accelerator pedal sensor that detects the accelerator pedal position and thus the driver's request.
  • Start parameters, methods and characteristic curves are stored in the read-only memory 23, with which the control unit 19 can control injection processes and ignition processes for the cylinders 4 as a function of operating parameters of the internal combustion engine, such as, for example, the load and the speed.
  • Variable parameters are stored in the data memory 24, with which optimized control of the injection and the ignition of the combustion processes can be achieved.
  • An absolute encoder 25 which detects the absolute position of the camshaft 10 when the internal combustion engine starts, is assigned to the camshaft 10 as an absolute encoder arrangement.
  • the absolute encoder 25 detects the absolute angular position of the camshaft during one revolution of the camshaft, ie an angular value of 0 ° to 360 ° camshaft angle.
  • the absolute encoder 25 is connected to the control unit 19.
  • the control unit 19 controls the position of the throttle valve 12, the fuel quantity to be injected by the injection valve 15 and the ignition point at which the spark plug 14 is to emit an ignition spark. Furthermore, the fuel pump (not shown) is controlled by the control unit 19, so that a desired fuel pressure is present in the fuel accumulator 17.
  • internal combustion engine 1 controls the injection as a function of load and speed, ie the injection timing, the injection duration and the ignition, ie the ignition timing.
  • control unit 19 checks whether there is a stop situation. A stop situation is recognized when the motor vehicle is stationary for longer than 1 second with the brake applied. If no stop situation is determined at program point 55, the program branches back to program point 50. However, if control unit 19 detects a stop situation at program point 55, the program branches to program point 60. At program point 60, control unit 19 ends the injection and ignition processes. Thus, no combustion process is triggered, so that the crankshaft 2 comes to a stop. At the same time, the information that a stop situation has occurred is preferably stored in the data memory 24. In the following program item
  • control unit 19 monitors whether the driver emits a start signal.
  • a start signal can be that the brake is released and the accelerator pedal is operated. If a start signal is recognized at program point 65, the program branches to program point 70.
  • the control unit 19 starts the operation of the internal combustion engine 1 according to the method according to the invention. For this purpose, the starter generator 5 is first activated, so that the crankshaft 2 is rotated.
  • the control unit 19 detects the absolute angular position of the camshaft 10. At the same time, the control unit 19 monitors the transmitter 18 and waits for the tooth gap to be recognized, which indicates to the control unit 19 the exact angular position of the crankshaft 2. In the described starting position, however, the control unit 19 does not yet know the angular position of the crankshaft 2, so that in the beginning only the signal from the absolute encoder 25 provides information about the phase position of the pistons 3. The angular position of the camshaft 10, however, provides less precise information about the pistons 3, since the pistons 3 are not directly connected to the camshaft 10 in a phase-locked manner. However, the signal from the absolute encoder 25 is sufficient to determine an approximate phase position of the pistons 3.
  • the inaccuracy of the information is accepted and, depending on the signal from the absolute encoder 25, the injection of fuel and the ignition of the fuel are controlled by the control unit 19. If the control unit 19 knows the angular position of the crankshaft 2 at a later point in time Transmitter 18 communicated, the control unit 19 then uses the angular position of the crankshaft 2 for further injection and / or ignition processes in order to determine the phase position of the pistons 3.
  • Diagrams and / or tables [in the read-only memory 23] are stored both for the angles of the camshaft and for the angular position of the crankshaft, by means of which the control unit can determine the phase positions of the pistons.
  • crankshaft 2 precisely defines the phase positions of all pistons 3 of internal combustion engine 1. If the control unit 19 now knows the current angular position of the crankshaft 2, then the control unit 19 also knows the current phase position of the pistons 3. The pistons 3 are in phase with respect to the connecting rod 7
  • the control unit 19 needs for the precise determination of the injection timing and the Injection duration and for the precise determination of the ignition point, the precise phase position of the corresponding piston 3.
  • FIGS. 4 to 6 Various embodiments of the method according to the invention are explained in more detail with reference to the following FIGS. 4 to 6.
  • FIG. 4 shows a first diagram in which, depending on the time t, the signal from the absolute encoder 25, a synchronization signal Synch from the control device 19, the signal from the encoder 18 and the phase positions of four pistons 3 are shown.
  • the absolute encoder 25 emits an angle signal W which indicates the angular position from 0 ° to 360 ° of the camshaft 10 over one revolution.
  • One revolution of the camshaft 10 covers all four work cycles of a piston during two revolutions of the crankshaft 2.
  • a first phase diagram 31 of a first piston of the internal combustion engine is shown directly below the signal from the sensor 18.
  • phase diagram 33 of a third piston of the internal combustion engine is shown.
  • fourth phase diagram 34 of a fourth piston of the internal combustion engine.
  • second phase diagram 32 of a second piston of the internal combustion engine is shown over time. The same symbols are used for the four pistons to represent the phase states.
  • the phase diagram begins with a thick solid line that extends one stroke. symbolizes inlet valve 8. While the inlet valve 8 is open, air is sucked into the combustion chamber 6 of the third cylinder of the third piston via the inlet valve 8.
  • the third piston is in an intake stroke A. After the intake valve 8 closes, a compression stroke V begins, which is shown in the third phase diagram 33 following the intake stroke in the form of a steeply increasing pressure characteristic curve P.
  • the pressure characteristic curve represents the pressure in the combustion chamber of the third cylinder.
  • the compression stroke V goes to an upper dead center OT, which is shown as a dotted vertical line in the third phase diagram 33. An ignition takes place in the area of the top dead center OT, which is shown schematically in the form of a flash.
  • a combustion cycle VT follows after top dead center OT.
  • the pressure in the combustion chamber 6 continues to rise, as shown in the third phase diagram 33.
  • the third piston moves down again, so that after a peak the pressure in the
  • a drive train of the internal combustion engine 1 is driven via the crankshaft 2.
  • the combustion cycle VT is followed by an exhaust cycle AT, during which the exhaust gas generated in the combustion chamber 6 during the combustion cycle VT is discharged.
  • the stroke of the exhaust valve 9 is shown during the exhaust stroke.
  • TDC top dead center
  • the outlet valve 9 is closed again and the inlet valve 8 is opened. Air is thus sucked in again in an intake stroke A.
  • the phases of the four pistons are all the same, but the phases of the individual pistons are half a are rotated against each other.
  • the crankshaft is rotated two full revolutions in a four-stroke internal combustion engine.
  • the camshaft 10 is only rotated by one turn.
  • the internal combustion engine 1 is in a first position P1 when starting.
  • the first position P1 is shortly after the tooth gap of the gear 35 has passed through the encoder 18.
  • the control unit 19 recognizes on the basis of the signal from the absolute encoder 25 that the first piston, whose phase position in the The first phase diagram 31 is shown, in a compression stroke V, the third piston, the phase position of which is shown in the third phase diagram 33, in an intake stroke A, the fourth piston, the phase position of which is shown in the fourth phase diagram 34, in an exhaust stroke AT and the second piston, whose phase position is shown in the second phase diagram 32, is in a combustion cycle VT. Since the control unit 19 has not yet received a synchronization signal Synch, the signal from the absolute encoder 25 is used to control an injection.
  • the control unit 19 additionally compares the pressure of the fuel in the fuel accumulator 17 and recognizes that the pressure in the fuel accumulator 17 is lower than the pressure that occurs when the third piston compresses it. There is therefore a low pressure situation. In the case of a low pressure situation, the control unit 19 issues a control command to the injection valve 15, which is assigned to the combustion chamber of the third piston, so that during the intake stroke in a first time Tl fuel is injected into the combustion chamber of the third cylinder.
  • the injection process at the first time T1 is shown in the third phase diagram 33 in the form of a rectangular area.
  • the compression stroke V follows and the control unit 19 sends a signal to the ignition system 20 at a second time T2, so that an ignition is triggered in the combustion chamber of the third piston at the second time T2.
  • the second time T2 lies in the area of the top dead center of the third piston.
  • the control unit 19 has no further information about the exact phase position of the pistons, since the transmitter 18 has not yet recognized the tooth gap.
  • the fuel burns in the combustion chamber of the third cylinder during the combustion stroke VT.
  • the exhaust gas is output via the exhaust valve 9 via an exhaust stroke AT.
  • control unit recognizes after the first
  • the fourth time T4 is still within the intake stroke A of the fourth cylinder.
  • the encoder 18 detects the tooth gap of the
  • the information about the angular position of the crankshaft 2 has the advantage that the phase positions of the pistons can be determined precisely with respect to the rotational position of the crankshaft 2.
  • the advantage of the method according to the invention is that when the internal combustion engine is started in the time ranges in which no synchronization signal from the encoder 18 has yet been detected, the injection and / or the ignition depend on the signal from the absolute encoder 25 from the control unit 19 - be controlled.
  • the absolute encoder 25 emits a signal for the angular position of the camshaft 10, which detects an angular value over two crankshaft revolutions.
  • the phase position of the individual cylinders of the internal combustion engine can thus be determined on the basis of the signal from the absolute encoder 25.
  • the camshaft 10 is connected, for example, via a drive chain i of the phase to the crankshaft 2 and thus to the phase positions of the pistons.
  • the phase position of the pistons can thus be determined relatively precisely by the angle signal from the absolute encoder 25.
  • the control unit 19 recognizes on the basis of the signal of absolute encoder 25 that the first piston, the phase position of which is shown in the first phase diagram 31, in a combustion cycle VT, the third piston, the phase position of which is shown in the third phase diagram 33, in a compression cycle V, the fourth piston, the phase position of which fourth phase diagram 34 is shown in an intake stroke A and the second piston, the phase position of which is shown in the second phase diagram 32, is in an exhaust stroke AT.
  • the control device 19 thus selects the fourth cylinder of the fourth piston in order to inject fuel into the combustion chamber of the fourth cylinder via the injection valve 15 at a fourth time T4. Subsequently, at a sixth time T6, the fuel / air mixture in the fourth cylinder is ignited by the control device 19 as a function of the synchronization signal Synch, which was detected at the fifth time T5.
  • a starting method for an internal combustion engine is described with reference to FIG. 5, in which the fuel in the fuel accumulator 17 has a higher pressure than is generated in the combustion chamber 6 during compression in the compression stroke.
  • the control unit 19 recognizes on the basis of the signal from the absolute encoder 25 that the third piston, whose phase position is shown in the third phase diagram 33, is in an intake stroke A.
  • the control device 19 selects the third cylinder of the third piston and injects fuel into the combustion chamber of the third piston via the injection valves 15 at a seventh point in time T7 during a subsequent compression stroke V. Since the fuel is at a higher pressure than the compression pressure, the fuel can run during the compression stroke V at the seventh time. point T7 can be injected.
  • control unit 19 ignites the air / fuel mixture in the combustion chamber of the third cylinder on the basis of the signal from the absolute encoder in the area of the top dead center during the transition from the compression stroke V to the combustion stroke VT.
  • the control unit 19 recognizes on the basis of the signal from the absolute encoder 25 that the fourth piston, the phase of which is shown in the fourth phase diagram 34, is in an intake stroke A.
  • the control device thus controls an injection into the combustion chamber of the fourth piston at a following tenth time T10 during a compression cycle.
  • the tenth time T10 is after the ninth time T9, at which a synchronization signal was sent from the transmitter 18 to the control unit 19.
  • the injection point, i.e. However, the tenth time T10 is so close to the ninth time T9 that it is no longer possible to calculate and control the injection time on the basis of the synchronization signal from the transmitter 18.
  • FIG. 6 shows a further embodiment of the method according to the invention, in which an encoder 18 with a two- ten gear is used, which has two tooth gaps, which are arranged offset by 180 ° to each other.
  • the encoder 18 thus detects two tooth gaps during a single revolution of the crankshaft 2.
  • the maximum distance between the start of the internal combustion engine 1 and the receipt of a synchronization signal Synch is thus limited to 180 ° crankshaft angle. Consequently, in this embodiment, a reliable signal for controlling the injection and the ignition is obtained in a shorter time.
  • control unit 19 recognizes on the basis of the signal from the absolute encoder that the third piston, the Phase position shown in the third phase diagram 33 is located in an intake stroke A. Control unit 19 thus injects fuel into the intake stroke at the twentieth time T20
  • Combustion chamber 6 of the third cylinder of the third piston The injection process is shown symbolically in the form of a rectangle.
  • the control unit 19 has not yet received a synchronization signal.
  • the control unit 19 detects a synchronization signal Synch from the transmitter 18.
  • the ignition that takes place at a 23rd time T23 is controlled by the control unit 19 depending on the synchronization signal Synch of the transmitter 18 and thus depending on the rotational position of the crankshaft 2. If the pressure of the fuel in the fuel accumulator 17 has a higher pressure than the compression pressure in the combustion chambers 6, the control device 19 detects when the internal combustion engine starts at the first position P1 that the third piston is in an intake phase.
  • the control unit 19 controls the injection at a 22nd time T22 during the following compression phase of the third piston.
  • the 22nd time T22 is shortly after the 21st time T21 at which the synchronization signal of the encoder 18 was generated. Due to the small distance, however, it is no longer possible to control the injection as a function of the synchronization signal.
  • the injection at the 22nd time T22 is controlled by the control unit 19 depending on the signal from the absolute encoder.
  • the following ignition which is carried out at a 23rd time T23 near the top dead center of the third piston, is controlled by the control unit 19 as a function of the synchronization signal Synch of the transmitter 18.
  • the phase position of the fourth piston which is shown in the fourth phase diagram 34, is recognized as an intake stroke.
  • the control unit 19 controls an injection into the combustion chamber 6 of the fourth piston on the basis of the signal from the absolute encoder 25 during the same intake stroke.
  • the injection is shown schematically in the form of a rectangle.
  • the ignition which is carried out by the control unit 19 at a subsequent 25th time T25 near the following top dead center OT, is dependent on the synchronization.
  • Onssignal Synch controlled which was received at a 26th time T26 from the encoder 18.
  • the control unit 19 detects on the basis of the signal from the absolute encoder 25 that the fourth piston is in the intake stroke. However, since the pressure of the fuel is above the compression pressure, an injection is only carried out in the following compression stroke of the fourth piston at a 27th time T27.
  • the 27th time T27 is shortly after the 26th time T26, at which the transmitter 18 transmits a synchronization signal Synch to the control unit 19. However, the time interval between the synchronization signal is Synch and the 27th time
  • T27 i.e. the injection time, too low, so that no recalculation is possible on the basis of the synchronization signal and therefore the control unit 19 carries out the injection at the 27th time T27 depending on the signal from the absolute encoder 25.
  • the control unit 19 After receiving the synchronization signal, the control unit 19 checks whether the time remaining until a control process, such as an injection or an ignition, is greater than a specified computing time. If the time interval is smaller than the specified computing time, the process to be carried out is carried out depending on the signal from the absolute encoder 25, even though a synchronization signal is present. However, if the time interval between the receipt of the synchronization signal and the time of the control to be carried out is greater than the computing time, the control unit 19 calculates the time the action to be performed depending on the synchronization signal. This ensures that after receipt of the synchronization signal, all controls of the control device 19 to be executed are calculated and executed depending on the more precise synchronization signal Synch.
  • a control process such as an injection or an ignition
  • FIG. 7 shows a further embodiment of an internal combustion engine, in which an angular range sensor 37 and a second absolute encoder 38 are provided as the absolute encoder arrangement. 7 corresponds to
  • an angular range sensor 37 is assigned to the camshaft 10 and the second absolute encoder 38 is assigned to the crankshaft 2.
  • the angular range sensor 37 detects one of two angular ranges of one revolution of the camshaft 10 when the internal combustion engine starts. One revolution of the camshaft 10 is divided into a first angular range from 0 to 180 ° and a second angular range from 180 to 360 °. If the internal combustion engine is started, the recognizes
  • Angular range sensor 37 immediately, whether the camshaft 10 is in the first angular range or in the second angular range.
  • the second absolute encoder 38 detects the absolute angular position of the crankshaft 2 when the internal combustion engine starts. Both the angular range sensor 37 and the second absolute encoder 38 are connected to the control unit 19.
  • a second gear 39 is provided which has 58 gears (60-2-2 gear) and two tooth gaps offset by 180 °, the width of each of which corresponds to a width of two teeth. speaks.
  • a gear 35 according to the embodiment of FIG. 2 can also be used.
  • FIG. 8 shows in a fourth diagram the signals of the angular range sensor 37, the signal of the second absolute encoder 38, the signal of the encoder 18 with the second gear 39 and the corresponding synchronization signal.
  • the further phase diagrams for the first, second, third and fourth pistons are arranged analogously to the diagrams in FIGS. 4, 5, 6, but are no longer shown explicitly for the sake of simplicity. If the internal combustion engine 1 now starts at a first position P1, there is still no signal from the transmitter 18 and therefore no synchronization signal Synch for the control unit 19. Thus, when starting the internal combustion engine, the control unit 19 detects the corresponding phase positions of the four pistons by evaluating the signal WB from the angular range sensor 37 and by the signal from the second absolute encoder 38.
  • the control unit 19 can determine the phase position of the four pistons on the basis of the combination of the absolute angle WK of the crankshaft 2 and the high or low signal of the angular range sensor 37. Corresponding tables and diagrams, as shown in FIGS. 4 to 6, are stored in the read-only memory 23. When selecting the cylinders into which the fuel is to be injected and then the injected fuel is to be ignited, the control unit 19 proceeds according to the same rules as was already explained for FIGS. 4 to 6.
  • the Control unit 19 detects the phase position of the pistons as a function of the signal from the angular range sensor 37 and as a function of the signal from the second absolute encoder 38.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Steuerung einer Einspritzung einer Brennkraftmaschine beschrieben, bei der nach einem Start der Brennkraftmaschine die Einspritzung und/oder die Zündung in Abhängigkeit von einem Signal einer Absolutgeberanordnung, insbesondere abhängig von einem Absolutgeber einer Nockenwelle oder abhängig von einem Absolutgeber einer Kurbelwelle und einem Winkelbereichsensor ausgeführt wird. Wird ein Synchronisationssignal von einem Geberrad der Kurbelwelle erfasst, so werden die folgenden Steuervorgänge in Abhängigkeit vom Synchronisationssignal, d.h. von der Lage der Kurbelwelle ausgeführt. Das beschriebene Verfahren weist den Vorteil auf, dass sofort nach dem Start der Brennkraftmaschine ein relativ genaues Signal zur Steuerung der Einspritzung und/oder der Zündung zur Verfügung steht. Damit wird eine präzisere Verbrennung schon kurz nach dem Start der Brennkraftmaschine ermöglicht.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Steuerung einer direkten Einspritzung einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer direkten Einspritzung einer Brennkraftmaschine bei einem Neustart der Brennkraftmaschine. Für den Einsatz in modernen Kraftfahrzeugen ist es erforderlich, dass die Brennkraftmaschine kurzzeitig abgestellt und wieder in Betrieb genommen werden kann. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn das Fahrzeug an einer roten Ampel steht und' durch das Abstellen der Brennkraftmaschine Kraftstoff und Abgase eingespart werden.
Zur Realisierung dieser häufigen Start-Stopp Situationen werden beispielsweise Motor/Generatorkombinationen eingesetzt, die in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine entweder als elektrischer Motor zum Starten der Brennkraftmaschine oder als Generator zum Gewinnen von elektrischer Energie durch die Brennkraftmaschine eingesetzt werden können. Aus DE 19 741 294 AI ist ein derartiger Antrieb eines Kraftfahrzeuges bekannt, der einen Start-Stopp-Betrieb der Brennkraftmaschine unterstützt und durch den Einsatz eines elektrischen Motors einen schnellen Selbstlauf des Verbrennungsmotors bewirkt. Dabei wird beim Start des Verbrennungsmotors die Kurbelwelle über eine in Motorbetrieb geschaltete elektrische Maschine, die mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors kraftschlüssig gekoppelt ist, in eine vorge- gebene Startposition gebracht. Nach Erreichen der Startposition der Kurbelwelle wird eine Direkteinspritzung des Kraftstoffes gestartet und die Zündung des Kraftstoffes bewirkt. Während des gesamten Startvorgangs gibt die e- lektrische Maschine ein Drehmoment an die Kurbelwelle ab.
Aus DE 19 835 045 C2 ist ein Verfahren zum Anlassen einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoff-Direkteinspritzung und Fremdzündung bekannt. Das bekannte Verfahren weist eine Bremsvorrichtung auf, mit der die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine beim Abstellen der Brennkraftmaschine in einer festgelegten Winkelstellung angehalten wird. Die festgelegte Winkelstellung entspricht einem Arbeitstakt eines Kolbens der Brennkraftmaschine, so dass die Brennkraftmaschine durch Einspritzen von Kraftstoff und Zünden des Kraftstoffs in den Zylinder des Kolbens, der sich im Arbeitstakt befindet, ohne zusätzliche Hilfe gestartet werden kann.
Aus DE 10 039 948 AI ist ein Verfahren zum Starten der
Brennkraftmaschine bekannt, bei dem mit Hilfe eines Kurbelwinkelsensors die Stellung der Kurbelwelle erfasst und ein Zylinder ermittelt wird, der sich kurz nach dem oberen Totpunkt befindet. In den Brennraum des Zylinders wird ein Kraftstoff-Luft-Gemisch eingeblasen. Dazu sind elektromagnetisch betätigbare Einlassventile vorgesehen. Anschließend wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch gezündet, so dass die Brennkraftmaschine ohne eine elektrische Startmaschine gestartet werden kann. Diese Funktionsweise ist insbesondere bei einem Start-Stopp-Betrieb von Vorteil.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine bereitzustellen. Die Aufgabe der Erfindung wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch die Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 9 gelöst.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht dar- in, dass neben einem Geber für die Kurbelwelle, der nur eine einzige Position der Kurbelwelle während einer Umdrehung der Kurbelwelle erfasst, eine Absolutgeberanordnung vorgesehen ist, mit der die absolute Winkellage der Nockenwelle oder der Kurbelwelle erfasst wird. In Abhän- gigkeit vom Signal der Absolutgeberanordnung wird die
Einspritzung und/oder die Zündung der Brennkraftmaschine nach dem Start der Brennkraftmaschine so lange gesteuert, bis ein genaueres Signal für die Lage der Kurbelwelle vom Kurbelwellengeber erfasst wurde. Erfasst der Kurbelwel- lengeber die Position der Kurbelwelle, werden die Einspritzung und Zündung abhängig vom Signal des Kurbelwellengebers gesteuert. Die Absolutgeberanordnung liefert zwar grundsätzlich ein ungenaueres Signal für die Stellung der Kolben in der Brennkraftmaschine im Vergleich zum Kurbelwellengeber. Jedoch reicht die Genauigkeit dieses Signals für einen Startvorgang aus, um abhängig von dem Signal der Absolutgeberanordnung einen Kolben zu ermitteln, der sich entweder im Ansaugtakt oder im Verdichtungstakt befindet. Je nach Phasenlage der Kolben kann es relativ lange dauern, bis der Geber der Kurbelwelle die Position der Kurbelwelle erfasst und somit eine präzise Bestimmung der Lage der Kolben, d.h. eine Synchronisation möglich ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, be- reits vor der Synchronisation der Kolben eine Einspritzung und/oder eine Zündung in einem Zylinder der Brenn- kraftmaschine vornehmen zu können. Folglich wird die Zeit zwischen dem anfänglichen Drehen der Kurbelwelle und der ersten Einspritzung und der ersten Verbrennung in der Brennkraftmaschine reduziert. Somit wird die Brennkraft- maschine früher über einen Verbrennungsvorgang angetrieben, so dass der zum Starten der Brennkraftmaschine verwendete Starter nur kurzzeitig benötigt wird. Dieses Verfahren ist insbesondere bei Ottomotoren mit Kraftstoff- Direkteinspritzung einsetzbar und ermöglicht die Reali- sierung einer Start-Stopp-Funktionalität ohne einen großen Stromverbrauch oder eine lange Beanspruchung des Starters .
Die Verwendung der Start-Stopp-Funktion erlaubt es, bei einem Fahrzeugstopp den Motor automatisch abzustellen und bei Loslassen der Bremse, bevor der Fahrer das Gaspedal betätigt, wieder automatisch zu starten. Somit kommt es für den Fahrer zu keiner merkbaren Verzögerung beim Startvorgang. Die für den Startvorgang benötigte Synchronisierung zwischen der Phasenlage der Kolben und der Ein- spritzung bzw. der Zündung wird durch die Verwendung des Signals des Absolutgebers früher zur Verfügung gestellt, als es durch das Signal des Gebers der Kurbelwelle möglich wäre.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. In einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist als Absolutgeberanordnung ein Absolutgeber für die Nockenwelle vorgesehen. Der Absolutgeber erfasst sofort beim Start der Brennkraftmaschine die absolute Winkellage der Nockenwelle. Die abso- lute Winkellage der Nockenwelle kann näherungsweise dazu verwendet werden, um beim Start die Phasenlage der Kolben zu ermitteln. Dazu sind entsprechende Diagramme und/oder Tabellen abgespeichert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind als Absolutgeberanordnung ein Winkelbereichsensor für die No- ckenwelle und ein zweiter Absolutgeber für die Kurbelwelle vorgesehen. Der Winkelbereichsensor erfasst nach dem Start, in welchen von zwei Winkelbereichen sich die Nockenwelle während einer Umdrehung befindet. Der zweite Absolutgeber erfasst beim Start die absolute Winkellage der Kurbelwelle. Aus einer Kombination der beiden Signale wird die Phasenlage der Kolben ermittelt. Dazu sind entsprechende Diagramme und/oder Tabellen abgespeichert. Vorzugsweise wird in Abhängigkeit vom Signal der Absolutgeberanordnung eine Brennkammer eines Kolbens ausgewählt, der sich gerade beim Start der Brennkraftmaschine im Ansaugtakt befindet. In die Brennkammer des ausgewählten Kolbens wird während des Ansaugtaktes Kraftstoff eingespritzt. Das Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum, dessen Kolben sich im Ansaugtakt befindet, bietet den Vorteil, dass der eingespritzte Kraftstoff mit der angesaugten Luft verwirbelt wird und durch die folgende Zündung eine relativ saubere Verbrennung erreicht wird.
Vorzugsweise wird auch abhängig vom Signal der Absolutgeberanordnung ein Zündvorgang für den Brennraum gestartet, in den der Kraftstoff eingespritzt wurde. Dabei wird abhängig vom Signal der Absolutgeberanordnung der Zündzeitpunkt für die ausgewählte Brennkammer festgelegt. Somit kann auch der Zündvorgang durch das Signal der Absolutgeberanordnung relativ genau festgelegt werden, obwohl noch keine Synchronisation über die Kurbelwelle stattgefunden hat. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird Kraftstoff in eine Brennkammer eingespritzt, dessen Kolben sich beim Start der Brennkraftmaschine im Kompressionstakt befindet. Dieses Verfahren wird eingesetzt, wenn der Druck des Kraftstoffes höher als der Kompressionsdruck ist, der in der Brennkammer beim Verdichtungstakt herrscht. Der Kraftstoff wird bei Brennkraftmaschinen mit Kraftstoffdirekteinspritzung von einem Kraftstoffreservoir bereitgestellt, das den Kraft- stoff mit einem veränderlichen, relativ hohen Druck bereithält. Dieses Verfahren bietet den Vorteil, dass innerhalb kürzester Zeit nach dem Startvorgang der Brennkraftmaschine, d.h. nach dem Bewegen der Kurbelwelle, ein Verbrennungsvorgang stattfindet und damit die Brennkraft- maschine über die Verbrennungsvorgänge angetrieben wird. Damit wird die Zeit, in der der Starter die Brennkraftmaschine antreiben muss, minimiert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein Geber für die Kurbelwelle vorgesehen, der an zwei Positio- nen während einer Umdrehung der Kurbelwelle die Position der Kurbelwelle erfasst, so dass innerhalb kürzerer Zeit eine Synchronisierung der Einspritzung und der Zündung abhängig von der Lage der Kurbelwelle durchgeführt werden kann. Somit ist die Zeit, die durch das Signal des Abso- lutgebers überbrückt werden muss, im Mittel reduziert.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen
Fig.l eine schematiscb-e Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einem Startergenerator, Fig. 2 einen Ausschnitt der Brennkraftmaschine mit einem Querschnitt durch einen Zylinder, Fig. 3 ein Ablaufdiagramm für das erfindungsgemäße Verfahren,
Fig. 4 ein erstes Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 5 ein zweites Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem Hochdruckstart,
Fig. 6 ein drittes Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Geberrad mit zwei Zahnlücken,
Fig. 7 eine weitere Ausführungsform einer Brennkraftmaschine und
Fig. 8 ein viertes Diagramm zur Erläuterung des Verfahrens mit Hilfe der zweiten Ausführungsform.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine
Brennkraftmaschine 1 mit einer Kurbelwelle 2, die über Pleuelstangen 7 mit vier Kolben 3 verbunden ist. Die Kolben 3 sind beweglich in Zylindern 4 geführt. Ein Kolben 3 begrenzt in einem Zylinder 4 eine Brennkammer 6, in der ein Kraftstoff-Luft-Gemisch eingebracht und gezündet wird. Die Kurbelwelle 2 ist in einem Gehäuse der Brennkraftmaschine drehbar gelagert und steht mit einem Startergenerator 5 in Verbindung. Jeweils zwei Kolben 3 befinden sich in der gleichen Phase. In dem dargestellten Beispiel befinden sich die zwei äußeren Zylinder 3 nahe dem oberen Totpunkt und die zwei inneren Zylinder 3 nahe dem unteren Totpunkt .
Bei einem Start der Brennkraftmaschine wird der Startergenerator 5 angesteuert. Dabei bringt der Startergenera- tor 5 die Kurbelwelle 2 zum Drehen und versetzt damit die Zylinder 3 zu Auf- und Abbewegungen in den Zylindern 4. Zwischen dem Startergenerator 5 und der Kurbelwelle 2 ist ein Freilauf angeordnet, so dass bei einsetzender Verbrennung in den Brennkammern 6 sich die Kurbelwelle 2 unabhängig von der Drehung des Startergenerators 5 drehen kann. Nach dem Startvorgang wird der Startergenerator 5 wieder abgeschaltet und die Brennkraftmaschine 1 treibt durch die Verbrennungen in den Brennkammern 6 die Kurbelwelle 2 an. Die Kurbelwelle 2 steht mit einem nicht dargestellten Antriebsstrang in Verbindung und sorgt für ei- nen entsprechenden Antrieb eines Kraftfahrzeuges.
Fig. 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen der vier Zylinder 4 der Brennkraftmaschine 1. Der Zylinder 4 weist einen Zylinderkopf auf, in dem ein Einlassventil 8 und ein Auslassventil 9 angeordnet sind. Das Einlassventil 8 und das Auslass entil 9 stehen in Wirkverbindung mit einer Nockenwelle 10. Die Nockenwelle 10 weist Antriebsnocken auf, die das Einlassventil 8 und das Auslassventil 9 zu festgelegten Zeiten öffnen bzw. schließen. Die Nockenwelle 10 ist in der Brennkraftma- schine 1 drehbar gelagert und wird von der Kurbelwelle 2 beispielsweise über eine Kette angetrieben. Das Einlassventil 8 ist einer Einlassöffnung zugeordnet, über die die Brennkammer 6 mit einem Ansaugkanal 11 in Verbindung steht. Im Ansaugkanal 11 ist eine Drosselklappe 12 ange- ordnet, die die Luftmenge festlegt, die bei einem Ansaugtakt eines Kolbens 3 in die Brennkammer 6 gesaugt wird.
Das Auslassventil 9 ist in einer Auslassöffnung angeordnet, über die die Brennkammer 6 mit einem Abgaskanal 13 verbindbar ist. Zusätzlich zum Einlass- und Auslassventil 8, 9 sind noch eine Zündkerze 14 und ein Einspritzventil
15 im Zylinderkopf angeordnet. Das Einspritzventil 15 steht über eine Kraftstoffleitung 16 mit einem KraftstoffSpeicher 17 in Verbindung. Der KraftstoffSpeicher 17 wird von einer Kraftstoffpumpe mit Kraftstoff versorgt. Im Kraftstoffspeicher 17 wird Kraftstoff mit einem vari- ablen Druck bereitgehalten, der bei einer Ottobrennkraftmaschine mit Kraftstoff-Direkteinspritzung bis zu 180 bar abhängig von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine erreichen kann.
Der Kurbelwelle 2 ist ein Geber 18 zugeordnet, der wäh- rend einer Umdrehung der Kurbelwelle 2 eine einzige Position der Kurbelwelle 2 erfasst. Dazu weist beispielsweise die Kurbelwelle 2 ein Zahnrad 35 auf, das 60 Zähne aufweist, wobei eine Lücke vorgesehen ist, die so breit wie zwei Zähne ist ((60-2) Zahnrad). Weiterhin ist ein Hall- Sensor vorgesehen, der im Bereich der Zahnreihe des Zahnrades angeordnet ist und bei einer Umdrehung der Kurbelwelle 2 das Vorbeibewegen der Zahnlücke und somit eine absolute Drehposition der Kurbelwelle erfasst.
Der Geber 18 steht mit einem Steuergerät 19 in Verbin- düng. Das Steuergerät 19 steht weiterhin mit der Drosselklappe 12, dem Einspritzventil 15, einer Zündanlage 20 und dem Startergenerator 5 in Verbindung. Die Zündanlage 20 ist wiederum über eine Zündleitung mit der Zündkerze 14 verbunden. Das Steuergerät 19 weist eine Schnittstelle 21 und eine zentrale Steuereinheit 22 auf. Weiterhin ist ein Drucksensor 36 am KraftstoffSpeicher 17 vorgesehen, der über eine Signalleitung mit dem Steuergerät 19 verbunden ist. Über die Schnittstelle 21 wird ein Datenaustausch zwischen den Sensoren und den anzusteuernden Stellgliedern, wie z.B. dem Startergenerator 5 und der Zündanlage 20, ermöglicht. Weiterhin steht die zentrale Steuereinheit 22 mit einem Festwertspeicher 23 und mit einem Datenspeicher 24 in Verbindung. Das Steuergerät 19 steht zudem mit weiteren Sensoren, wie z.B. einem Gaspedalsensor, der die Gaspedalstellung und damit den Fahrer- wünsch erfasst, in Verbindung. Im Festwertspeicher 23 sind Startparameter, Verfahren und Kennlinien abgespeichert, mit denen das Steuergerät 19 Einspritzvorgänge und Zündvorgänge für die Zylinder 4 in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine wie z.B. der Last und der Drehzahl steuern kann. Im Datenspeicher 24 sind variable Parameter abgelegt, mit denen eine optimierte Steuerung der Einspritzung und der Zündung der Verbren- nungsvorgänge erreicht werden kann. Der Nockenwelle 10 ist als Absolutgeberanordnung ein Absolutgeber 25 zuge- ordnet, der die Absolutposition der Nockenwelle 10 beim Start der Brennkraftmaschine erfasst. Der Absolutgeber 25 erfasst dabei die absolute Winkellage der Nockenwelle während einer Umdrehung der Nockenwelle, d.h. einen Winkelwert von 0° bis 360° Nockenwellenwinkel. Der Absolut- geber 25 ist an das Steuergerät 19 angeschlossen.
Das Steuergerät 19 steuert die Stellung der Drosselklappe 12, die vom Einspritzventil 15 einzuspritzende Kraftstoffmenge und den Zündzeitpunkt, zu dem die Zündkerze 14 einen Zündfunken abgeben soll. Weiterhin wird vom Steuer- gerät 19 die nicht dargestellte Kraftstoffpumpe gesteuert, so dass im KraftstoffSpeicher 17 ein gewünschter Kraftstoffdruck vorliegt.
Der Betrieb der Brennkraftmaschine wird anhand des schematischen Programmablaufs der Fig. 3 näher erläutert. Bei Programmpunkt 50 steuert die Brennkraftmaschine 1 in Abhängigkeit von Last und Drehzahl die Einspritzung, d.h. den Einspritzzeitpunkt, die Einspritzdauer und die Zündung, d.h. den Zündzeitpunkt. Beim folgenden Programmpunkt 55 überprüft das Steuergerät 19, ob eine Stoppsituation vorliegt. Eine Stoppsituation wird dann erkannt, wenn das Kraftfahrzeug bei betätigter Bremse länger als 1 Sekunde steht. Wird bei Programmpunkt 55 keine Stoppsituation festgestellt, wird zu Programmpunkt 50 zurückverzweigt. Erkennt jedoch das Steuergerät 19 bei Programmpunkt 55 eine Stoppsituation, so wird zu Programmpunkt 60 verzweigt. Bei Programmpunkt 60 beendet das Steuergerät 19 Einspritz- und Zündvorgänge. Somit wird kein Verbrennungsvorgang mehr ausgelöst, so dass die Kurbelwelle 2 zum Stehen kommt. Gleichzeitig wird vorzugsweise im Datenspeicher 24 die Information abgelegt, dass eine Stopp- Situation aufgetreten ist. Beim folgenden Programmpunkt
65 überwacht das Steuergerät 19, ob der Fahrer ein Startsignal abgibt. Ein Startsignal kann darin bestehen, dass die Betätigung der Bremse gelöst wird und das Gaspedal betätigt wird. Wird bei Programmpunkt 65 ein Startsignal erkannt, so wird zu Programmpunkt 70 verzweigt. Bei Programmpunkt 70 startet das Steuergerät 19 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren den Betrieb der Brennkraftmaschine 1. Dazu wird zuerst der Startergenerator 5 angesteuert, so dass die Kurbelwelle 2 in eine Drehbewegung versetzt wird.
Beim folgenden Programmpunkt 75 erfasst das Steuergerät 19 die absolute Winkellage der Nockenwelle 10. Gleichzeitig überwacht das Steuergerät 19 den Geber 18 und wartet auf das Erkennen der Zahnlücke, das dem Steuergerät 19 die exakte Winkelposition der Kurbelwelle 2 anzeigt. Bei der beschriebenen Startposition kennt jedoch das Steuergerät 19 die Winkelposition der Kurbelwelle 2 noch nicht, so dass in der Anfangszeit nur das Signal des Absolutgebers 25 eine Information über die Phasenlage der Kolben 3 zur Verfügung stellt. Die Winkelposition der Nockenwelle 10 gibt jedoch eine ungenauere Information über die Kolben 3 wieder, da die Kolben 3 nicht direkt mit der Nockenwelle 10 phasenfest verbunden sind. Das Signal des Absolutgebers 25 reicht jedoch dazu aus, um eine angenä- herte Phasenlage der Kolben 3 zu bestimmen. Für das erfindungsgemäße Verfahren wird die Ungenauigkeit der Information hingenommen und in Abhängigkeit vom Signal des Absolutgebers 25 die Einspritzung von Kraftstoff und die Zündung des Kraftstoffes von dem Steuergerät 19 gesteu- ert. Wird dem Steuergerät 19 zu einem späteren Zeitpunkt die Winkellage der Kurbelwelle 2 über den Geber 18 mitgeteilt, dann verwendet das Steuergerät 19 für weitere Einspritz- und/oder Zündvorgänge die Winkelposition der Kurbelwelle 2, um die Phasenlage der Kolben 3 zu bestim- men. Sowohl für die Winkel der Nockenwelle als auch für die Winkelposition der Kurbelwelle sind Diagramme und/oder Tabellen [im Festwertspeicher 23] abgelegt, anhand derer die Phasenlagen der Kolben vom Steuergerät ermittelt werden kann.
Die exakte Winkelposition der Kurbelwelle 2 legt die Phasenlagen aller Kolben 3 der Brennkraftmaschine 1 präzise fest. Kennt nun das Steuergerät 19 die aktuelle Winkelposition der Kurbelwelle 2, so kennt das Steuergerät 19 auch die aktuelle Phasenlage der Kolben 3. Die Kolben 3 sind über die Pleuelstange 7 in der Phase gegenüber der
Kurbelwelle 2 festgelegt. Das Steuergerät 19 benötigt für die präzise Festlegung des Einspritzzeitpunktes und der Einspritzdauer und für die präzise Festlegung des Zündzeitpunktes die präzise Phasenlage des entsprechenden Kolbens 3.
Anhand der folgenden Figuren 4 bis 6 werden verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert.
Fig. 4 zeigt ein erstes Diagramm, in dem abhängig von der Zeit t das Signal des Absolutgebers 25, ein Synchronisa- tionssignal Synch des Steuergerätes 19, das Signal des Gebers 18 und die Phasenlagen von vier Kolben 3 dargestellt sind. Für einen vollständigen Arbeitstakt sind bei einer Viertakt-Brennkraftmachine zwei vollständige Umdrehungen der Kurbelwelle und eine Umdrehung der Nockenwelle notwendig. Der Absolutgeber 25 gibt ein Winkelsignal W ab, das die Winkellage von 0° bis 360° der Nockenwelle 10 über eine Umdrehung anzeigt. Eine Umdrehung der Nockenwelle 10 deckt alle vier Arbeitstakte eines Kolbens während zweier Umdrehungen der Kurbelwelle 2 ab. Dabei ist ein erstes Phasendiagramm 31 eines ersten Kolbens der Brennkraftmaschine direkt unter dem Signal des Gebers 18 dargestellt. Unter dem ersten Phasendiagramm 31 ist ein drittes Phasendiagramm 33 eines dritten Kolbens der Brennkraftmaschine dargestellt. Darunter ist ein viertes Phasendiagramm 34 eines vierten Kolbens der Brennkraftma- schine dargestellt. Als letztes ist ein zweites Phasen- diagramm 32 eines zweiten Kolbens der Brennkraftmaschine über die Zeit dargestellt. Für die Darstellung der Pha- senzustände werden für die vier Kolben die gleichen Symbole verwendet.
Beim dritten Phasendiagramm 33 beginnt das Phasendiagramm mit einer dicken durchgezogenen Linie, die einen Hub ei- nes Einlassventils 8 symbolisiert. Während das Einlassventil 8 geöffnet ist, wird Luft über das Einlassventil 8 in die Brennkammer 6 des dritten Zylinders des dritten Kolbens gesaugt. Der dritte Kolben befindet sich dabei in einem Ansaugtakt A. Nach dem Schließen des Einlassventils 8 beginnt ein Verdichtungstakt V, der im dritten Phasendiagramm 33 im Anschluss an den Ansaugtakt in Form einer steil ansteigenden Druckkennlinie P dargestellt ist. Die Druckkennlinie stellt den Druck in der Brennkammer des dritten Zylinders dar. Der Verdichtungstakt V geht bis zu einem oberen Totpunkt OT, der als gepunktete senkrechte Linie im dritten Phasendiagramm 33 dargestellt ist. Im Bereich des oberen Totpunktes OT erfolgt eine Zündung, die in Form eines Blitzes schematisch dargestellt ist. Nach dem oberen Totpunkt OT folgt ein Verbrennungstakt VT. Während des Verbrennungstaktes steigt kurz nach dem oberen Totpunkt OT der Druck in der Brennkammer 6 weiter an, wie in dem dritten Phasendiagramm 33 dargestellt ist. Dabei bewegt sich jedoch der dritte Kolben wieder nach unten, so dass nach einem Höhepunkt der Druck in der
Brennkammer wieder sinkt. Während des Verbrennungstaktes VT wird über die Kurbelwelle 2 ein Antriebsstrang der Brennkraftmaschine 1 angetrieben. Nach dem Verbrennungstakt VT folgt ein Ausstoßtakt AT, während dessen das in der Brennkammer 6 beim Verbrennungstakt VT erzeugte Abgas ausgestoßen wird. Beim Ausstoßtakt ist der Hub des Auslassventils 9 dargestellt. Beim folgenden oberen Totpunkt OT wird das Auslassventil 9 wieder geschlossen und das Einlassventil 8 geöffnet. Somit wird wieder Luft in einem Ansaugtakt A angesaugt.
Die Phasenabläufe der vier Kolben sind alle gleich, wobei jedoch die Phasen der einzelnen Kolben um eine halbe Kur- belwellenumdrehung gegeneinander versetzt sind. Zum Durchlaufen eines gesamten Verbrennungsvorgangs mit dem Ansaugtakt A, dem Verdichtungstakt V, dem Verbrennungstakt VT und dem Ausstoßtakt AT wird bei einer Viertakt- Brennkraftmaschine die Kurbelwelle um zwei volle Umdrehungen gedreht. Die Nockenwelle 10 hingegen wird dabei nur um eine Umdrehung gedreht. Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass sich bei einem Start die Brennkraftmaschine 1 in einer ersten Position Pl befindet. Die erste Position Pl liegt kurz nach dem Durchlaufen der Zahnlücke des Zahnrades 35 durch den Geber 18. Startet die Brennkraftmaschine 1 in der ersten Position Pl, so erkennt das Steuergerät 19 aufgrund des Signales des Absolutgebers 25, dass sich der erste Kolben, dessen Phasenlage im ers- ten Phasendiagramm 31 dargestellt ist, in einem Verdichtungstakt V, der dritte Kolben, dessen Phasenlage im dritten Phasendiagramm 33 dargestellt ist, in einem Ansaugtakt A, der vierte Kolben, dessen Phasenlage im vierten Phasendiagramm 34 dargestellt ist, in einem Ausstoß- takt AT und der zweite Kolben, dessen Phasenlage im zweiten Phasendiagramm 32 dargestellt ist, in einem Verbrennungstakt VT befindet. Da das Steuergerät 19 noch kein Synchronisationssignal Synch erhalten hat, wird das Signal des Absolutgebers 25 dazu verwendet, um eine Ein- spritzung zu steuern. Das Steuergerät 19 vergleicht zusätzlich den Druck des Kraftstoffes im KraftstoffSpeicher 17 und erkennt, dass der Druck im Kraftstoffspeicher 17 kleiner, ist als der Druck, der bei einer Verdichtung durch den dritten Kolben auftritt. Somit liegt eine Nied- rigdrucksituation vor. Bei einer Niedrigdrucksituation gibt das Steuergerät 19 einen Steuerbefehl an das Einspritzventil 15, das der Brennkammer des dritten Kolbens zugeordnet ist, so dass noch während des Ansaugtaktes in einem ersten Zeitpunkt Tl Kraftstoff in die Brennkammer des dritten Zylinders eingespritzt wird.
Der Einspritzvorgang zum ersten Zeitpunkt Tl ist im dritten Phasendiagramm 33 in Form einer Rechteckfläche darge- stellt. Nach Abschluss des Ansaugtaktes A des dritten Kolbens folgt der Verdichtungstakt V und das Steuergerät 19 gibt zu einem zweiten Zeitpunkt T2 ein Signal an die Zündanlage 20, so dass zum zweiten Zeitpunkt T2 eine Zündung in der Brennkammer des dritten Kolbens ausgelöst wird. Der zweite Zeitpunkt T2 liegt im Bereich des oberen Totpunktes des dritten Kolbens. Zu diesem Zeitpunkt hat das Steuergerät 19 noch keine weitere Information über die exakte Phasenlage der Kolben, da der Geber 18 noch nicht die Zahnlücke erkannt hat. Nach der Zündung ver- brennt der Kraftstoff in der Brennkammer des dritten Zylinders während des Verbrennungstaktes VT. Anschließend wird nach dem folgenden unteren Totpunkt UT über einen Ausstoßtakt AT das Abgas über das Auslassventil 9 ausgegeben.
Parallel dazu erkennt das Steuergerät nach dem ersten
Zeitpunkt Tl, dass sich der vierte Zylinder des vierten Kolbens, dessen Phasenlage im vierten Phasendiagramm 34 dargestellt ist, ab einem dritten Zeitpunkt T3 in einem Ansaugtakt A befindet. Folglich gibt das Steuergerät 19 ein Signal an das Einspritzventil 15, das dem vierten Zylinder des vierten Kolbens zugeordnet ist, um zu einem vierten Zeitpunkt T4 einen Einspritzvorgang zu starten. Der vierte Zeitpunkt T4 liegt noch innerhalb des Ansaugtaktes A des vierten Zylinders. Bei einem folgenden fünf- ten Zeitpunkt T5 erfasst der Geber 18 die Zahnlücke des
Zahnrades 35, so dass ein Synchronisationssignal Synch an das Steuergerät 19 abgegeben wird. Mit Erhalt des Synchronisationssignales steuert das Steuergerät 19 alle weiteren Vorgänge nach der Phasenlage der Kurbelwelle 2. Somit wird die Zündung für den vierten Zylinder, die zu einem späteren sechsten Zeitpunkt T6 erfolgt, abhängig von dem Synchronisationssignal des Gebers 18 zum sechsten Zeitpunkt T6 durch das Steuergerät 19 gesteuert. Auch alle weiteren Vorgänge für weitere Einspritzungen oder Zündvorgänge werden vom Steuergerät 19 abhängig vom Syn- chronisationssignal des Gebers 18 gesteuert.
Die Information über die Winkellage der Kurbelwelle 2 weist den Vorteil auf, dass die Phasenlagen der Kolben präzise in Bezug auf die Drehposition der Kurbelwelle 2 ermittelt werden können. Der Vorteil des erfindungsgemä- ßen Verfahrens besteht jedoch darin, dass bei einem Start der Brennkraftmaschine in den Zeitbereichen, in denen noch kein Synchronisationssignal des Gebers 18 erfasst wurde, die Einspritzung und/oder die Zündung abhängig von dem Signal des Absolutgebers 25 vom Steuergerät 19 ge- steuert werden. Der Absolutgeber 25 gibt ein Signal für die Winkellage der Nockenwelle 10 ab, der einen Winkelwert über zwei Kurbelwellenumdrehungen erfasst. Damit kann die Phasenlage der einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine aufgrund des Signals des Absolutgebers 25 ermittelt werden. Die Nockenwelle 10 ist beispielsweise über eine Antriebskette i der Phase mit der Kurbelwelle 2 und damit mit den Phasenlagen der Kolben verbunden. Somit ist die Phasenlage der Kolben durch das Winkelsignal des Absolutgebers 25 relativ genau bestimmbar.
Startet die Brennkraftmaschine in einer zweiten Position P2, so erkennt das Steuergerät 19 aufgrund des Signals des Absolutgebers 25, dass sich der erste Kolben, dessen Phasenlage im ersten Phasendiagramm 31 dargestellt ist, in einem Verbrennungstakt VT, der dritte Kolben, dessen Phasenlage im dritten Phasendiagramm 33 dargestellt ist, in einem Verdichtungstakt V, der vierte Kolben, dessen Phasenlage in dem vierten Phasendiagramm 34 dargestellt ist, in einem Ansaugtakt A und der zweite Kolben, dessen Phasenlage im zweiten Phasendiagramm 32 dargestellt ist, in einem Auslasstakt AT befindet. Somit wählt das Steuer- gerät 19 den vierten Zylinder des vierten Kolbens aus, um zu einem vierten Zeitpunkt T4 über das Einspritzventil 15 Kraftstoff in die Brennkammer des vierten Zylinders einzuspritzen. Anschließend wird zu einem sechsten Zeitpunkt T6 das Kraftstoff/Luft-Gemisch im vierten Zylinder vom Steuergerät 19 abhängig vom Synchronisationssignal Synch gezündet, das zum fünften Zeitpunkt T5 erfasst wurde.
Anhand von Fig. 5 wird ein Startverfahren für eine Brennkraftmaschine beschrieben, bei der der Kraftstoff im Kraftstoffspeicher 17 einen höheren Druck aufweist, als bei der Verdichtung in dem Verdichtungstakt in den Brennkammern 6 erzeugt wird. Startet nun die Brennkraftmaschine 1 an der ersten Position Pl, so erkennt das Steuergerät 19 aufgrund des Signals des Absolutgebers 25, dass sich der dritte Kolben, dessen Phasenlage im dritten Pha- sendiagramm 33 dargestellt ist, in einem Ansaugtakt A befindet. Das Steuergerät 19 wählt den dritten Zylinder des dritten Kolbens aus und spritzt zu einem siebten Zeitpunkt T7 über die Einspritzventile 15 Kraftstoff in die Brennkammer des dritten Kolbens während eines folgenden Verdichtungstaktes V ein. Da der Kraftstoff einen höheren Druck als den Verdichtungsdruck aufweist, kann der Kraftstoff während des Verdichtungstaktes V zum siebten Zeit- punkt T7 eingespritzt werden. Die Einspritzung ist wieder in Form eines Rechteckes dargestellt. Bei einem folgenden achten Zeitpunkt T8 zündet das Steuergerät 19 aufgrund des Signals des Absolutgebers im Bereich des oberen Tot- punktes beim Übergang vom Verdichtungstakt V zum Verbrennungstakt VT das Luft/Kraftstoffge isch in der Brennkammer des dritten Zylinders.
Startet die Brennkraftmaschine 1 an der zweiten Position P2, so erkennt das Steuergerät 19 aufgrund des Signals des Absolutgebers 25, dass sich der vierte Kolben, dessen Phase im vierten Phasendiagramm 34 dargestellt ist, in einem Ansaugtakt A befindet. Das Steuergerät steuert somit zu einem folgenden zehnten Zeitpunkt T10 eine Einspritzung in die Brennkammer des vierten Kolbens während eines Kompressionstaktes. Der zehnte Zeitpunkt T10 liegt nach dem neunten Zeitpunkt T9, zu dem ein Synchronisationssignal vom Geber 18 an das Steuergerät 19 gesendet wurde. Der Einspritzpunkt, d.h. der zehnte Zeitpunkt T10 liegt jedoch so nahe am neunten Zeitpunkt T9, dass es nicht mehr möglich ist, den Einspritzzeitpunkt anhand des Synchronisationssignales des Gebers 18 zu berechnen und zu steuern. Die folgende Zündung im vierten Zylinder zu einem elften Zeitpunkt TU nahe dem folgenden oberen Totpunkt OT des vierten Kolbens erfolgt später als eine Be- rechnungszeit nach dem Synchronisationssignal Synch. Somit wird in dieser Konstellation nur der Einspritzvorgang abhängig vom Signal des Absolutgebers 25 gesteuert und der folgende Zündvorgang abhängig vom Signal des Gebers 18 gesteuert.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem ein Geber 18 mit einem zwei- ten Zahnrad eingesetzt wird, das zwei Zahnlücken aufweist, die um 180° gegeneinander versetzt angeordnet sind. Somit werden mit Hilfe dieser Anordnung vom Geber 18 während einer einzigen Umdrehung der Kurbelwelle 2 zwei Zahnlücken detektiert. Damit ist nach einem Startvorgang der maximale Abstand zwischen dem Start der Brennkraftmaschine 1 und dem Erhalt eines Synchronisati- onssignales Synch auf 180° Kurbelwellenwinkel beschränkt. Folglich wird in dieser Ausführungsform innerhalb kürze- rer Zeit ein zuverlässiges Signal zur Steuerung der Einspritzung und der Zündung erhalten.
Startet die Brennkraftmaschine 1 in der ersten Position Pl und ist der Druck des Kraftstoffes im KraftstoffSpeicher 17 kleiner als der Verdichtungsdruck bei den Ver- dichtungsvorgängen in den Brennkammern 6, so erkennt das Steuergerät 19 aufgrund des Signals des Absolutgebers, dass sich der dritte Kolben, dessen Phasenlage im dritten Phasendiagramm 33 dargestellt ist, in einem Ansaugtakt A befindet. Somit spritzt das Steuergerät 19 zu einem zwan- zigsten Zeitpunkt T20 Kraftstoff im Ansaugtakt in die
Brennkammer 6 des dritten Zylinders des dritten Kolbens . Der Einspritzvorgang ist in Form eines Rechteckes symbolisch dargestellt. Zu diesem Zeitpunkt wurde vom Steuergerät 19 noch kein Synchronisationssignal erhalten. Zu einem 21. Zeitpunkt T21 erfasst das Steuergerät 19 ein Synchronisationssignal Synch vom Geber 18. Die zu einem 23. Zeitpunkt T23 stattfindende Zündung wird vom Steuergerät 19 abhängig vom Synchronisationssignal Synch des Gebers 18 und damit abhängig von der Drehlage der Kurbel- welle 2 gesteuert. Weist der Druck des Kraftstoffes im Kraftstoffspeicher 17 einen höheren Druck als der Verdichtungsdruck in den Brennkammern 6 auf, so erfasst das Steuergerät 19 beim Start der Brennkraftmaschine an der ersten Position Pl, dass sich der dritten Kolben in einer Ansaugphase befindet. Aufgrund des hohen Druckes des Kraftstoffes steuert das Steuergerät 19 die Einspritzung zu einem 22. Zeitpunkt T22 während der folgenden Kompressionsphase des dritten Kolbens. Der 22. Zeitpunkt T22 liegt zeitlich kurz nach dem 21. Zeitpunkt T21, an dem das Synchronisationssignal des Gebers 18 erzeugt wurde. Aufgrund des geringen Abstandes ist es jedoch nicht mehr möglich, die Steuerung der Einspritzung abhängig vom Synchronisationssignal durchzuführen. Somit wird in diesem Fall die Ein- spritzung zum 22. Zeitpunkt T22 abhängig vom Signal des Absolutgebers vom Steuergerät 19 gesteuert. Die folgende Zündung, die zu einem 23. Zeitpunkt T23 nahe dem oberen Totpunkt des dritten Kolbens vorgenommen wird, wird vom Steuergerät 19 abhängig vom Synchronisationssignal Synch des Gebers 18 gesteuert.
Startet nun die Brennkraftmaschine 1 in der zweiten Position P2, so wird die Phasenlage des vierten Kolbens, die im vierten Phasendiagramm 34 dargestellt ist, als Ansaugtakt erkannt. Zu einem 24. Zeitpunkt T24 steuert das Steuergerät 19 aufgrund des Signals des Absolutgebers 25 eine Einspritzung in die Brennkammer 6 des vierten Kolbens während des gleichen Ansaugtaktes. Die Einspritzung ist schematisch in Form eines Rechteckes dargestellt. Die Zündung, die zu einem folgenden 25. Zeitpunkt T25 nahe dem folgenden oberen Totpunkt OT vom Steuergerät 19 ausgeführt wird, wird in Abhängigkeit von dem Synchronisati- onssignal Synch gesteuert, das zu einem 26. Zeitpunkt T26 vom Geber 18 erhalten wurde.
Startet die Brennkraftmaschine 1 in der zweiten Position P2 und weist der Kraftstoff im KraftstoffSpeicher 17 ei- nen Druck auf, der über dem Verdichtungsdruck liegt, so erfasst das Steuergerät 19 aufgrund des Signals des Absolutgebers 25, dass sich der vierte Kolben im Ansaugtakt befindet. Da jedoch der Druck des Kraftstoffes über dem Kompressionsdruck liegt, wird eine Einspritzung erst in den folgenden Kompressionstakt des vierten Kolbens zu einem 27. Zeitpunkt T27 ausgeführt. Der 27. Zeitpunkt T27 liegt kurz nach dem 26. Zeitpunkt T26, zu dem der Geber 18 ein Synchronisationssignal Synch an das Steuergerät 19 übermittelt. Jedoch ist der zeitliche Abstand zwischen dem Synchronisationssignal Synch und dem 27. Zeitpunkt
T27, d.h. dem Einspritzzeitpunkt, zu gering, so dass keine Neuberechnung aufgrund des Synchronisationssignales möglich ist und deshalb das Steuergerät 19 die Einspritzung zum 27. Zeitpunkt T27 abhängig vom Signal des Abso- lutgebers 25 ausführt.
Das Steuergerät 19 überprüft nach Erhalt des Synchronisationssignales, ob die verbleibende Zeit bis zu einem Steuervorgang, wie z.B. einer Einspritzung oder einer Zündung größer als eine festgelegte Rechenzeit ist. Ist der zeitliche Abstand kleiner als die festgelegte Rechenzeit, so wird der auszuführende Vorgang abhängig vom Signal des Absolutgebers 25 ausgeführt, obwohl ein Synchronisationssignal vorliegt. Ist jedoch der zeitliche Abstand zwischen dem Erhalt des Synchronisationssignals und dem Zeitpunkt der auszuführenden Steuerung größer als die Rechenzeit, so berechnet das Steuergerät 19 den Zeitpunkt der auszuführenden Handlung in Abhängigkeit vom Synchronisationssignal. Damit wird sichergestellt, dass nach Erhalt des Synchronisationssignales alle auszuführenden Steuerungen des Steuergerätes 19 abhängig von dem präzi- seren Synchronisationssignal Synch berechnet und ausgeführt werden.
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Brennkraftmaschine, bei der als Absolutgeberanordnung ein Winkelbereichsensor 37 und ein zweiter Absolutgeber 38 vor- gesehen sind. Die Anordnung gemäß Fig. 7 entspricht im
Wesentlichen der Anordnung gemäß Fig. 2, wobei jedoch anstelle des -Absolutgebers 25 ein Winkelbereichsensor 37 der Nockenwelle 10 zugeordnet ist und zudem der zweite Absolutgeber 38 der Kurbelwelle 2 zugeordnet ist. Der Winkelbereichsensor 37 erfasst beim Start der Brennkraftmaschine einen von zwei Winkelbereichen einer Umdrehung der Nockenwelle 10. Eine Umdrehung der Nockenwelle 10 ist dabei in einen ersten Winkelbereich von 0 bis 180° und in einen zweiten Winkelbereich von 180 bis 360° eingeteilt. Wird die Brennkraftmaschine gestartet, so erkennt der
Winkelbereichsensor 37 sofort, ob sich die Nockenwelle 10 im ersten Winkelbereich oder im zweiten Winkelbereich befindet.
Der zweite Absolutgeber 38 erfasst beim Start der Brenn- kraftmaschine die absolute Winkellage der Kurbelwelle 2. Sowohl der Winkelbereichsensor 37 als auch der zweite Absolutgeber 38 sind mit dem Steuergerät 19 verbunden. In der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform ist ein zweites Zahnrad 39 vorgesehen, das 58 Zahnräder (60-2-2 Zahn- rad) und zwei um 180° versetzte Zahnlücken aufweist, deren Breite jeweils einer Breite von zwei Zähnen ent- spricht. Anstelle der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform mit dem zweiten Zahnrad 39 kann auch ein Zahnrad 35 gemäß der Ausführungsform der Fig. 2 verwendet werden.
Fig. 8 zeigt in einem vierten Diagramm die Signale des Winkelbereichsensors 37, das Signal des zweiten Absolutgebers 38, das Signal des Gebers 18 mit dem zweiten Zahnrad 39 und das entsprechende Synchronisationssignal. Die weiteren Phasendiagramme für den ersten, zweiten, dritten und vierten Kolben sind analog zu den Diagrammen der Figuren 4, 5, 6 angeordnet, der Einfachheit halber jedoch nicht mehr explizit dargestellt. Startet nun die Brennkraftmaschine 1 an einer ersten Position Pl, so liegt noch kein Signal des Gebers 18 und damit kein Synchroni- sationssignal Synch für das Steuergerät 19 vor. Somit erfasst das Steuergerät 19 beim Start der Brennkraftmaschine über die Auswertung des Signals WB des Winkelbereichsensors 37 und durch das Signal des zweiten Absolutgebers 38 die entsprechenden Phasenlagen der vier Kolben. Das Steuergerät 19 kann aufgrund der Kombination aus dem Absolutwinkel WK der Kurbelwelle 2 und dem High- oder Low- Signal des Winkelbereichsensors 37 die Phasenlage der vier Kolben ermitteln. Dazu sind im Festwertspeicher 23 entsprechende Tabellen und Diagramme, wie in den Figuren 4 bis 6 dargestellt, abgelegt. Bei der Auswahl der Zylinder, in die eingespritzt und anschließend der eingespritzte Kraftstoff gezündet werden soll, geht das Steuergerät 19 nach den gleichen Regeln vor, wie bereits zu den Figuren 4 bis 6 erläutert wurde. Der einzige Unter- schied besteht darin, dass zum Ermitteln der Phasenlage, solange vom Geber 18 noch kein Positionssignal für die Kurbelwelle 2 dem Steuergerät übermittelt wurde, das Steuergerät 19 die Phasenlage der Kolben in Abhängigkeit vom Signal des Winkelbereichsensors 37 und in Abhängigkeit vom Signal des zweiten Absolutgebers 38 erfasst.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Steuerung einer direkten Einspritzung von Kraftstoff in eine Brennkammer (6) einer Brennkraft- maschine (1), wobei die Brennkraftmaschine (1) mehrere
Brennkammern (6) aufweist, die jeweils mit einem beweglichen Kolben (3) begrenzt sind, wobei die Kolben (3) mit einer Kurbelwelle (2) verbunden sind, wobei Einlass- und Auslassventile (8, 9) an den Brennkammern (6) angeordnet sind, die über eine Nockenwelle (10) betätigt werden, wobei mit einem Geber (18) während einer vollständigen Umdrehung der Kurbelwelle (2) eine einzige Position der Kurbelwelle (2) erfasst wird, wobei eine Phasenlage der Kolben (3) abhängig vom Signal des Gebers (18) ermittelt wird, wenn die Position der Kurbelwelle (2) erfasst wurde, wobei nach dem Erfassen der Position der Kurbelwelle (2) die Einspritzung und/oder eine Zündung abhängig von der Position der Kurbelwelle (2) gesteuert wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Absolutgeberanordnung (25, 37, 38) vorgesehen ist, die der Nockenwelle (10) oder der Kurbelwelle (2) zugeordnet ist, dass mit der Absolutgeberanordnung (25, 37, 38) die Phasenlage der Kolben (4) beim Start der Brennkraftmaschine erfasst wird, und dass vor der Erfassung der Position der Kurbelwelle mit dem Geber (18) eine Einspritzung abhängig vom Signal der Absolutgeberanordnung (25, 37, 38) gesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Absolutgeber (25) vorgesehen ist, der eine Win- kellage der Nockenwelle (10) erfasst, dass bei einem Startvorgang der Brennkraftmaschine (1) vor der Erfassung der Position der Kurbelwelle (2) das Signal des Absolutgebers (25) zur Steuerung der Einspritzung verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkelbereichsensor (37) vorgesehen ist, mit dem einer von zwei Winkelbereichen der Nockenwelle (10) erfasst wird, dass ein zweiter 7Λbsolutgeber (38) vorgesehen ist, mit dem eine absolute Winkellage der Kurbelwelle (2) erfasst wird, dass abhängig vom Winkelbereich der Nockenwelle (10) und abhängig von der Winkellage der Kurbelwelle (2) die Phasenlagen der Kolben (3) ermittelt und eine Einspritzung gesteuert wird, so lange noch nicht die Position der Kurbelwelle (2) mit dem Geber (18) erfasst wurde.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Start eine Brennkammer (6) abhängig vom Signal der Absolutgeberanordnung (25) ausgewählt wird, deren Kolben (4) sich gerade im Ansaugtakt befindet, und dass in die ausgewählte Brennkammer (6) Kraftstoff einge- spritzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig vom Signal der Absolutgeberanordnung (25, 37, 38) eine Zündung ausgelöst wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass überprüft wird, ob der Kraftstoffdruck größer als der Kompressionsdruck ist, und dass eine Brennkammer (6) abhängig vom Signal der Absolutgeberanordnung (25) ausgewählt wird, dessen Kolben (3) sich nach dem Start zuerst im Kompressionstakt befindet, wenn der Kraftstoffdruck ü- ber dem Kompressionsdruck liegt, und dass in die ausge- wählte Brennkammer (6) Kraftstoff während des Kompressionstaktes eingespritzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Geber (18) zwei Positionen der Kurbelwelle (2) während einer Umdrehung der Kurbelwelle (2) erfasst, und dass die zwei Positionen vorzugsweise um 180° in Bezug auf eine Drehung der Kurbelwelle gegeneinander versetzt sind.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Erfassen der Position der
Kurbelwelle die Einspritzung und/oder Zündung abhängig von der Position der Kurbelwelle (2) berechnet wird, wenn der Zeitpunkt der Einspritzung oder Zündung später als eine Berechnungszeit nach dem Erfassen der Position der Kurbelwelle (2) mit dem Geber (18) liegt.
9. Brennkraftmaschine (1) mit mehreren Zylindern (4) mit Kolben (3), die Brennkammern (6) begrenzen, mit Einspritzventilen (15), mit Einlass- und Auslassventilen (8, 9), die über eine Nockenwelle (10) angetrieben werden, mit einer Kurbelwelle (2) , an die die Kolben (3) angeschlossen sind, mit einem Geber (18), der eine Winkelposition der Kurbelwelle (2) erfasst, mit einem Steuergerät (19) , das die Einspritzung steuert, dadurch gekennzeichnet, dass eine Absolutgeberanordnung (25, 37, 38) vorge- sehen ist, mit der die Phasenlage der Kolben (3) beim Start der Brennkraftmaschine (1) erfasst wird, dass die Absolutgeberanordnung mit dem Steuergerät (19) verbunden ist, dass das Steuergerät (19) die Einspritzung so lange ab- hängig vom Signal der Absolutgeberanordnung (25, 37, 38) steuert, bis der Geber (18) die Winkelposition der Kur- belwelle (2) erfasst, und dass nach dem Erfassen der Position der Kurbelwelle (2) mit dem Geber (18) das Steuergerät (19) die Einspritzung abhängig vom Signal des Gebers (18) steuert.
10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Absolutgeber (25) vorgesehen ist, dass der Absolutgeber (25) der Nockenwelle (10) zugeordnet ist und die Winkellage der Nockenwelle (10) erfasst, dass das Steuergerät (19) bei einem Start der Brennkraft- maschine (1) die Einspritzung so lange abhängig vom Signal des Absolutgebers (25) steuert, bis der Geber (18) die Winkelposition der Kurbelwelle (2) erfasst, und dass nach Erfassen der Position der Kurbelwelle (2) durch den Geber (18) das Steuergerät (19) die Einspritzung ab- hängig vom Signal des Gebers (18) steuert.
11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Absolutgeberanordnung ein Winkelbereichsensor (37) und ein zweiter Absolutgeber (38) vorgesehen sind, dass der Winkelbereichsensor (37) der Nockenwelle (10) zugeordnet ist und einen von zwei Winkelbereichen während einer Umdrehung der Nockenwelle (10) erfasst, dass der zweite Absolutgeber (38) der Kurbelwelle (2) zugeordnet ist und eine absolute Winkelposition der Kurbel- welle (2) erfasst, dass der Winkelbereichsensor (37) und der zweite Absolutgeber (38) mit dem Steuergerät (19) verbunden sind, dass das Steuergerät (19) aus dem Signal des Winkelbereichsensors (37) und aus dem Signal des zweiten Absolut- gebers (38) eine Phasenlage der Kolben (3) beim Start der Brennkraftmaschine (1) erfasst und eine Einspritzung steuert, so lange der Geber (18) noch keine Position der Kurbelwelle (2) erfasst hat.
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