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EP0775257A1 - Device for cylinder recognition in a multi-cylinder internal combustion engine - Google Patents

Device for cylinder recognition in a multi-cylinder internal combustion engine

Info

Publication number
EP0775257A1
EP0775257A1 EP96919631A EP96919631A EP0775257A1 EP 0775257 A1 EP0775257 A1 EP 0775257A1 EP 96919631 A EP96919631 A EP 96919631A EP 96919631 A EP96919631 A EP 96919631A EP 0775257 A1 EP0775257 A1 EP 0775257A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cylinder
internal combustion
combustion engine
speed
crankshaft
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
EP96919631A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0775257B1 (en
Inventor
Robert Entenmann
Klaus Ries-Müller
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP0775257A1 publication Critical patent/EP0775257A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0775257B1 publication Critical patent/EP0775257B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • 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
    • F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals

Definitions

  • the invention is based on a device for cylinder detection in a multi-cylinder internal combustion engine according to the preamble of the main claim.
  • the control unit of the internal combustion engine calculates, depending on the detected position of the crankshaft or camshaft, at what point in time fuel is to be injected for which cylinder and when to trigger ignition in which cylinder is. It is customary to determine the angular position of the crankshaft with the aid of a sensor which scans the crankshaft or a disk connected to it with a characteristic surface, for example with a large number of similar angular marks and a reference mark.
  • phase position of the internal combustion engine cannot be determined uniquely from the crankshaft sensor signal alone. It is therefore customary to also use the camshaft position of a separate sensor, a so-called phase sensor, to be determined, for example with a single marking on one of the disks assigned to the camshaft, which generates a voltage pulse when it passes the sensor.
  • crankshaft and camshaft can be carried out in a four-stroke internal combustion engine. It is then possible to evaluate the two signals of the crankshaft by evaluating the two signals. and the camshaft sensor to perform a clear cylinder detection.
  • a device for cylinder detection in multi-cylinder internal combustion engines, which does not require its own phase sensor, is known from DE-OS 41 22 786.
  • injections into a cylinder are triggered in certain angular positions after the internal combustion engine has started, it being initially ignored whether the crankshaft is in its first or second revolution of a working cycle.
  • the reaction of the internal combustion engine to this injection that is to say the change in the speed as a result of the injection, is observed and, depending on the speed change, it is recognized in which revolution the crankshaft is and whether the injection took place at the correct angle of rotation.
  • the device according to the invention for cylinder detection in a multi-cylinder internal combustion engine with the features of claim 1 has the advantage that no phase signal is required for cylinder detection and that it is not only possible to detect the rotation in which the crankshaft is currently located, but that a clear cylinder recognition is possible directly.
  • a cylinder-specific speed distribution can be stored in a memory for each internal combustion engine and by comparing the measured speed distribution with the stored speed it can be immediately recognized which cylinder is at its top dead center.
  • the device according to the invention can also be used in connection with a leak detection and can then be used to check the current phase position determined from the stored phase position. Furthermore, the device according to the invention can also be used in connection with a conventional system with a phase sensor, so that safe emergency operation can be carried out in the event of a failure of the phase sensor.
  • FIG. 1 shows the components of an internal combustion engine required to explain the invention. machine
  • FIG. 2 shows an example of a speed curve over the crankshaft angle for a working cycle at a
  • Figure 3 is a map for cylinder-specific segment duration correction values for a
  • Figure 1 shows schematically the components of an internal combustion engine necessary for understanding the invention.
  • This representation is known, for example, from DE-OS 42 30 616.
  • 10 denotes an encoder disk, which is rigidly connected to the crankshaft 11 of the internal combustion engine and has a large number of similar angle marks 12 on its circumference.
  • a reference mark 13 is provided, which is implemented, for example, by two missing angle marks.
  • the camshaft is designated 15. It rotates at half the engine speed and is driven by the crankshaft, this drive is symbolized by the connecting line 17.
  • a disc 14 is connected to the camshaft 15 and has an angle mark 16, with the aid of which a phase signal is to be generated.
  • This disc 14 as well as the mark 16 and the associated camshaft sensor 19 can be saved with the aid of the device according to the invention. If the claimed device is used in connection with a system with a phase sensor, cylinder detection is also possible if the phase sensor or camshaft sensor 19 is defective.
  • the disk 10 connected to the crankshaft 11 is scanned with the aid of a crankshaft sensor 18.
  • the Crankshaft sensor 18 supplies a periodic signal S 1, which in the processed state is a square-wave signal with a profile that corresponds to the surface of the disk 10.
  • the speed of the crankshaft 11 is determined in the control unit 20 from the output signal of the crankshaft sensor 18 by evaluating the chronological sequence of the pulses of the signal S1.
  • a current speed results from the time interval of similar pulse edges, and an average speed can be determined from the so-called segment time.
  • Segment time is the time that elapses while the crankshaft rotates through a certain angle and this angle (one segment) is equal to 720 ° KW divided by the number of cylinders of the internal combustion engine.
  • the segment time corresponds to the time between 2 ignitions or in other words the time until the crankshaft has rotated 720 ° divided by the number of cylinders.
  • any longer and shorter segment times are also conceivable.
  • the control unit 20 receives, via various inputs, further input variables required for the control or regulation of the internal combustion engine, which are measured by various sensors, which are not described here in greater detail. Furthermore, an "ignition on” signal is supplied via an input 22, which is supplied by the terminal Kl.15 of the ignition lock when the ignition switch 23 is closed.
  • control unit 20 which includes computing or storage means 24, 25,
  • Signals for ignition and injection are available for components of the internal combustion engine that are described in more detail. These signals are emitted via the outputs 26, 27 of the control device 20.
  • the control unit 20 is supplied with voltage in the usual way with the aid of a battery 28, which is connected to the control unit 20 via a switch 29 during operation of the internal combustion engine and during a run-on phase after the engine has been switched off.
  • the desired cylinder identification can be implemented in a four-stroke engine without camshaft identification, that is to say either without a camshaft sensor or with a camshaft sensor in the event of a defect in the camshaft sensor.
  • camshaft identification that is to say either without a camshaft sensor or with a camshaft sensor in the event of a defect in the camshaft sensor.
  • the prerequisite here is that in the case of an internal combustion engine, as is shown schematically in FIG. 1, misfire detection
  • Uneven running detection is already known from DE-OS 32 31 766.
  • vibration amplitudes are superimposed on the theoretically very uniform speed curve. Since these vibration components are characteristic of a specific engine, cylinder identification can be uniquely carried out by evaluating the vibration amplitudes of the individual cylinders. No phase sensor is then required, or in the case of a system with a phase transmitter, emergency operation can be implemented if it fails.
  • FIG. 3 shows a course of the vibration amplitudes, plotted as segment time, correction values SK for 60 ° crank angle depending on the cylinder number Z and the engine speed n for the example of a 12-cylinder engine.
  • the cylinder-individual segment time correction values shown in FIG. 3 are first determined so that cylinder detection is possible at all. As already mentioned, these are required in any case in connection with vibration compensation for misfire detection (evaluation of speed fluctuations) and are stored in a map in the control unit of the internal combustion engine.
  • the segment time correction values can e.g. B. be determined by measuring the individual segment times in uniform operation and comparing the measurement results. These measurements can be carried out at different speeds and / or load conditions and the results can be stored in a map. It must be ensured that there are no misfires. If misfires are detected, no cylinder recognition is carried out, since misfires can lead to irregular speed curves.
  • the cylinder-specific segment duration correction values are also formed and compared with the stored ones. The cylinder recognition is derived from the recognized courses.
  • the cylinder detection described can be used in a wide variety of internal combustion engines, the procedure having to be adapted at the start of the injections or ignitions.
  • the initial start with bank injection can take place. If the high-voltage distribution with individual spark coils is also at rest, then start with double spark operation. This applies until a cylinder identification has taken place.
  • cylinder detection can take place in normal operation without strong load and speed fluctuations, it being assumed that there are no misfires. With repeated starts, such a procedure can also be used to check the stored phase position.
  • the cylinder-specific speed amplitudes can be detected under certain circumstances depending on the load and speed.
  • the comparison with corresponding map values can be expanded into a pattern recognition or the recognition by means of a Euclidean distance.
  • a speed curve typical of the BKM for example determined on a test bench, can be recorded and stored in a data memory. Based on this stored speed curve, the cylinder can then be identified after the BKM has been switched on.
  • control unit can initiate measures, for example a switchover from group to single injection can take place and the ignition can be switched from double-spark to single-spark operation.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

The description relates to a device for cylinder recognition in an internal combustion engine in which the rotation speed variations of individual cylinders or values dependent thereon are first stored and, when the engine is restarted, compared with the rotation speed variations then arising. Cylinders can be recognised from the results obtained from the comparison. Cylinder recognition can be used as adaptation values for detecting uneven running in connection with internal combustion engines where uneven running is to be detected.

Description

Einrichtung zur Zylindererkennung bei einer mehrzylindrigen BrennkraftmaschineDevice for cylinder detection in a multi-cylinder internal combustion engine
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur Zylinderer¬ kennung bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention is based on a device for cylinder detection in a multi-cylinder internal combustion engine according to the preamble of the main claim.
Bei Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen mit einer Kurbel- und einer Nockenwelle wird vom Steuergerät der Brennkraftmaschi¬ ne in Abhängigkeit von der erkannten Lage der Kurbel- bzw. Nockenwelle berechnet, zu welchem Zeitpunkt für welchen Zylinder Kraftstoff eingespritzt werden soll und wann in welchem Zylinder eine Zündung auszulösen ist. Dabei ist es üblich, die Winkellage der Kurbelwelle mit Hilfe eines Sen¬ sors zu ermitteln, der die Kurbelwelle bzw. eine mit dieser verbundenen Scheibe mit einer charakteristischen Oberfläche, beispielsweise mit einer Vielzahl gleichartiger Winkelmarken sowie einer Bezugsmarke abtaste .In multi-cylinder internal combustion engines with a crankshaft and a camshaft, the control unit of the internal combustion engine calculates, depending on the detected position of the crankshaft or camshaft, at what point in time fuel is to be injected for which cylinder and when to trigger ignition in which cylinder is. It is customary to determine the angular position of the crankshaft with the aid of a sensor which scans the crankshaft or a disk connected to it with a characteristic surface, for example with a large number of similar angular marks and a reference mark.
Da sich die Kurbelwelle innerhalb eines Arbeitsspieles zwei- mal dreht, während sich die Nockenwelle nur einmal dreht, läßt sich die Phasenlage der Brennkraftmaεchine allein aus dem Kurbelwellensensorsignal nicht eindeutig bestimmen, es ist daher üblich, auch die Nockenwellenstellung mit Hilfe eines eigenen Sensors, eines sogenannten Phasensensors, zu ermitteln, wobei beispielsweise eine einzige Markierung auf einer der Nockenwelle zugeordneten Scheiben vorhanden ist, die beim Vorbeilaufen am Sensor in diesem einen Spannungs- impuls erzeugt.Since the crankshaft rotates twice within one work cycle while the camshaft rotates only once, the phase position of the internal combustion engine cannot be determined uniquely from the crankshaft sensor signal alone. It is therefore customary to also use the camshaft position of a separate sensor, a so-called phase sensor, to be determined, for example with a single marking on one of the disks assigned to the camshaft, which generates a voltage pulse when it passes the sensor.
Mit Hilfe einer solchen Anordnung, die beispielsweise in der DE-OS 42 30 616 beschrieben ist, läßt sich bei einer Vier- taktbrennkraftmaschine eine Synchronisation zwischen Kurbel- und Nockenwelle durchführen, es ist dann möglich, durch Aus¬ wertung der beiden Signale des Kurbelwellen- und des Nocken¬ wellensensors eine eindeutige Zylinder-Erkennung durchzufüh¬ ren.With the aid of such an arrangement, which is described, for example, in DE-OS 42 30 616, a synchronization between crankshaft and camshaft can be carried out in a four-stroke internal combustion engine. It is then possible to evaluate the two signals of the crankshaft by evaluating the two signals. and the camshaft sensor to perform a clear cylinder detection.
Eine Einrichtung zur Zylindererkennung bei Mehrzylin¬ der-Brennkraftmaschinen, die keinen eigenen Phasensensor be¬ nötigt, ist aus der DE-OS 41 22 786 bekannt. Bei dieser Ein¬ richtung werden nach dem Start der Brennkraftmaschine in be¬ stimmten Winkelstellungen Einspritzungen in einen Zylinder ausgelöst, wobei zunächst nicht beachtet wird, ob sich die Kurbelwelle in ihrer ersten oder zweiten Umdrehung eines Arbeitsspieles befindet. Die Reaktion der Brennkraftmaschine auf diese Einspritzung, also die Änderung der Drehzahl infolge der Einspritzung wird beobachtet und in Abhängigkeit von der Drehzahländerung wird erkannt, in welcher Umdrehung sich die Kurbelwelle befindet und ob die Einspritzung beim richtigen Drehwinkel erfolgt ist.A device for cylinder detection in multi-cylinder internal combustion engines, which does not require its own phase sensor, is known from DE-OS 41 22 786. In this device, injections into a cylinder are triggered in certain angular positions after the internal combustion engine has started, it being initially ignored whether the crankshaft is in its first or second revolution of a working cycle. The reaction of the internal combustion engine to this injection, that is to say the change in the speed as a result of the injection, is observed and, depending on the speed change, it is recognized in which revolution the crankshaft is and whether the injection took place at the correct angle of rotation.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Zylindererkennung bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß zur Zylindererkennung kein Phasensignal benötigt wird und daß nicht nur erkannt werden kann, in welcher Umdrehung sich die Kurbelwelle gerade befindet, sondern daß direkt eine eindeutige Zylin¬ dererkennung möglich ist.The device according to the invention for cylinder detection in a multi-cylinder internal combustion engine with the features of claim 1 has the advantage that no phase signal is required for cylinder detection and that it is not only possible to detect the rotation in which the crankshaft is currently located, but that a clear cylinder recognition is possible directly.
Erzielt werden diese Vorteile, indem eine sehr exakte Analyse des Drehzahlverlaufs durchgeführt wird und brenn- kraftmaschinen- und zylinderindividuelle DrehzahlSchwankun¬ gen, auch im Normalbetrieb, erkannt werden und zur eindeuti¬ gen Zylinderidentifikation verwendet werden.These advantages are achieved by performing a very exact analysis of the speed curve and recognizing fluctuations in the speed of the internal combustion engine and the cylinder, even in normal operation, and using them for unambiguous cylinder identification.
Besonders vorteilhaft ist, daß für jede Brennkraftmaschine eine zylinderspezifische Drehzahlverteilung in einem Spei¬ cher abgelegt werden kann und durch Vergleich der gemessenen Drehzahlverteilung mit der abgelegten sofort erkannt werden kann, welcher Zylinder sich in seinem oberen Totpunkt be- findet.It is particularly advantageous that a cylinder-specific speed distribution can be stored in a memory for each internal combustion engine and by comparing the measured speed distribution with the stored speed it can be immediately recognized which cylinder is at its top dead center.
Weiterhin ist vorteilhaft, daß die erfindungsgemäße Einrich¬ tung auch im Zusammenhang mit einer Auslauferkennung ein- setzbar ist und dann zur Überprüfung der aus der abgespei- cherten Phasenlage ermittelten aktuellen Phasenlage verwen¬ det werden kann. Weiterhin kann die erfindungsgemäße Ein¬ richtung auch im Zusammenhang mit einem herkömmlichen System mit Phasensensor eingesetzt werden, damit im Falle eines Ausfalls des Phasensensors ein sicherer Notbetrieb durchge- führt werden kann.It is also advantageous that the device according to the invention can also be used in connection with a leak detection and can then be used to check the current phase position determined from the stored phase position. Furthermore, the device according to the invention can also be used in connection with a conventional system with a phase sensor, so that safe emergency operation can be carried out in the event of a failure of the phase sensor.
Weitere Vorteile der Erfindung werden mit den in den Unter¬ ansprüchen angegebenen Maßnahmen erzielt.Further advantages of the invention are achieved with the measures specified in the subclaims.
Zeichnungdrawing
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Im einzelnen zeigt Figur 1 die zur Erläuterung der Erfindung erforderlichen Bestandteile einer Brennkraft- maschine, Figur 2 beispielhaft einen Drehzahlverlauf über dem Kurbelwellenwinkel für ein Arbeitsspiel bei einerAn embodiment of the invention is shown in the drawing and is explained in more detail in the following description. 1 shows the components of an internal combustion engine required to explain the invention. machine, FIG. 2 shows an example of a speed curve over the crankshaft angle for a working cycle at a
12-Zylinder-Brennkraftmaschine und Figur 3 ein Kennfeld für zylinderindividuelle Segmentdauerkorrekturwerte für eine12-cylinder internal combustion engine and Figure 3 is a map for cylinder-specific segment duration correction values for a
Drehzahlschwingungskompensation bei einerSpeed vibration compensation at a
12-Zy1inder-Brennkraftmaschine.12-cylinder internal combustion engine.
Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment
Figur 1 zeigt schematisch die zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Bestandteile einer Brennkraftmaschine. Diese Darstellung ist beispielsweise aus der DE-OS 42 30 616 be¬ kannt. Im einzelnen ist dabei mit 10 eine Geberscheibe be¬ zeichnet, die starr mit der Kurbelwelle 11 der Brennkraft¬ maschine verbunden ist und an ihrem Umfang eine Vielzahl gleichartiger Winkelmarken 12 aufweist. Neben diesen gleich¬ artigen Winkelmarken 12 ist eine Referenzmarke 13 vorgese¬ hen, die beispielsweise durch zwei fehlende Winkelmarken realisiert ist.Figure 1 shows schematically the components of an internal combustion engine necessary for understanding the invention. This representation is known, for example, from DE-OS 42 30 616. Specifically, 10 denotes an encoder disk, which is rigidly connected to the crankshaft 11 of the internal combustion engine and has a large number of similar angle marks 12 on its circumference. In addition to these similar angle marks 12, a reference mark 13 is provided, which is implemented, for example, by two missing angle marks.
Die Nockenwelle ist mit 15 bezeichnet. Sie dreht sich mit halber Motordrehzahl und wird von der Kurbelwelle angetrie¬ ben, dieser Antrieb wird durch die Verbindungslinie 17 sym¬ bolisiert. Bei herkömmlichen Systemen steht mit der Nocken¬ welle 15 eine Scheibe 14 in Verbindung, die eine Winkelmarke 16 aufweist, mit deren Hilfe ein Phasensignal erzeugt werden soll. Diese Scheibe 14 sowie die Marke 16 und der zugehörige Nockenwellensensor 19 können mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung eingespart werden. Wird die beanspruchte Ein¬ richtung im Zusammenhang mit einem System mit Phasensensor eingesetzt, ist eine Zylindererkennung auch noch möglich, wenn der Phasensensor bzw. Nockenwellensensor 19 defekt ist.The camshaft is designated 15. It rotates at half the engine speed and is driven by the crankshaft, this drive is symbolized by the connecting line 17. In conventional systems, a disc 14 is connected to the camshaft 15 and has an angle mark 16, with the aid of which a phase signal is to be generated. This disc 14 as well as the mark 16 and the associated camshaft sensor 19 can be saved with the aid of the device according to the invention. If the claimed device is used in connection with a system with a phase sensor, cylinder detection is also possible if the phase sensor or camshaft sensor 19 is defective.
Die mit der Kurbelwelle 11 in Verbindung stehende Scheibe 10 wird mit Hilfe eines Kurbelwellensensors 18 abgetastet. Der Kurbelwellensensor 18 liefert ein periodisches Signal Sl, das in aufbereitetem Zustand ein Rechtecksignal ist mit einem Verlauf, der der Oberfläche der Scheibe 10 entspricht.The disk 10 connected to the crankshaft 11 is scanned with the aid of a crankshaft sensor 18. The Crankshaft sensor 18 supplies a periodic signal S 1, which in the processed state is a square-wave signal with a profile that corresponds to the surface of the disk 10.
Aus dem AusgangsSignal des Kurbelwellensensors 18 wird im Steuergerät 20 die Drehzahl der Kurbelwelle 11 bestimmt, indem die zeitliche Abfolge der Impulse des Signales Sl aus¬ gewertet wird. Dabei ergibt sich aus dem zeitlichen Abstand gleichartiger Impulsflanken eine aktuelle Drehzahl, aus der sogenannten Segmentzeit läßt sich eine mittlere Drehzahl bestimmen. Mit Segmentzeit wird die Zeit bezeichnet, die vergeht, während sich die Kurbelwelle um einen bestimmten Winkel dreht und dieser Winkel (ein Segment) gleich 720° KW dividiert durch die Zahl der Zylinder der Brennkraftmaschine ist. Typischerweise entspricht die Segmentzeit der Zeitdauer zwischen 2 Zündungen oder in anderen Worten der Zeitdauer bis die Kurbelwelle sich 720° dividiert durch die Zylinderanzahl gedreht hat. Es sind aber auch beliebig län¬ gere und kürzere Segmentzeiten denkbar.The speed of the crankshaft 11 is determined in the control unit 20 from the output signal of the crankshaft sensor 18 by evaluating the chronological sequence of the pulses of the signal S1. A current speed results from the time interval of similar pulse edges, and an average speed can be determined from the so-called segment time. Segment time is the time that elapses while the crankshaft rotates through a certain angle and this angle (one segment) is equal to 720 ° KW divided by the number of cylinders of the internal combustion engine. Typically, the segment time corresponds to the time between 2 ignitions or in other words the time until the crankshaft has rotated 720 ° divided by the number of cylinders. However, any longer and shorter segment times are also conceivable.
Das Steuergerät 20 erhält über verschiedene Eingänge wei¬ tere, für die Steuerung bzw. Regelung der Brennkraftmaschine erforderliche Eingangsgrößen, die von verschiedenen, hier nicht näher bezeichneten Sensoren gemessen werden. Weiterhin wird über einen Eingang 22 ein "Zündung ein"-Signal zuge¬ führt, das beim Schließen des Zündschalters 23 von der Klemme Kl.15 des Zündschlosses geliefert wird.The control unit 20 receives, via various inputs, further input variables required for the control or regulation of the internal combustion engine, which are measured by various sensors, which are not described here in greater detail. Furthermore, an "ignition on" signal is supplied via an input 22, which is supplied by the terminal Kl.15 of the ignition lock when the ignition switch 23 is closed.
Ausgangsseitig stellt das Steuergerät 20, das nicht näher bezeichnete Rechen- bzw. Speichermittel 24, 25 umfaßt,On the output side, the control unit 20, which includes computing or storage means 24, 25,
Signale für die Zündung und Einspritzung für näher bezeich¬ nete Komponenten der Brennkraftmaschine zur Verfügung. Diese Signale werden über die Ausgänge 26, 27 des Steuergerätes 20 abgegeben. Die Spannungsversorgung des Steuergerätes 20 erfolgt in üblicher Weise mit Hilfe einer Batterie 28, die über einen Schalter 29 während des Betriebes der Brennkraftmaschine sowie während einer Nachlaufphase nach Abstellen des Motors mit dem Steuergerät 20 in Verbindung steht.Signals for ignition and injection are available for components of the internal combustion engine that are described in more detail. These signals are emitted via the outputs 26, 27 of the control device 20. The control unit 20 is supplied with voltage in the usual way with the aid of a battery 28, which is connected to the control unit 20 via a switch 29 during operation of the internal combustion engine and during a run-on phase after the engine has been switched off.
Mit der in Figur 1 beschriebenen Anordnung ist die ge¬ wünschte Zylinderidentifikation bei einem Viertaktmotor ohne Nockenwellenidentifikation, also entweder ohne Nockenwellen¬ sensor oder mit Nockenwellensensor bei einem Defekt des Nockenwellensensors, realisierbar. Voraussetzung ist dabei, daß bei einer Brennkraftmaschine, wie sie in Figur 1 schema¬ tisch dargestellt ist, eine VerbrennungsaussetzererkennungWith the arrangement described in FIG. 1, the desired cylinder identification can be implemented in a four-stroke engine without camshaft identification, that is to say either without a camshaft sensor or with a camshaft sensor in the event of a defect in the camshaft sensor. The prerequisite here is that in the case of an internal combustion engine, as is shown schematically in FIG. 1, misfire detection
(z. B. durch Auswertung von DrehzahlSchwankungen bzw. Lauf¬ unruhe-Erkennung) stattfindet. Eine Laufunruhe-Erkennung ist aus der DE-OS 32 31 766 bereits bekannt.(e.g. by evaluating speed fluctuations or uneven running detection) takes place. Uneven running detection is already known from DE-OS 32 31 766.
Beim Betrieb des Verbrennungsmotors ergeben sich im Normal- betrieb motor- und zylinderindividuelle bzw. charakteristi¬ sche Drehzahlschwankungen. Solche zylindercharakteristischen DrehzahlSchwankungen werden beispielsweise durch Torsions¬ schwingungen der Kurbelwelle in Verbindung mit Schwingungs- dämpfern an der einen Seite der Kurbelwelle und Schwungrad an der anderen Seite der Kurbelwelle verursacht. Bei hochzy¬ lindrischen Motoren können die Drehzahlamplituden, die in¬ folge der TorsionsSchwingungen auftreten, die gleichen Größenordnung erreichen wie die durch Verbrennungsaussetzer hervorgerufenen DrehzahlSchwankungen. Generell schwankt die Drehzahl verbrennungsbedingt im Arbeitstakt der Brennkraft¬ maschine. Für einen 12-Zylinder-Motor beträgt die typische Segmentzeit bzw. Periodendauer 60° bezogen auf den Kurbel¬ wellenwinkel. In Figur 2 ist ein solcher Drehzahlverlauf über dem Kurbelwellenwinkel α schematisch dargestellt. Dem theoretisch sehr gleichmäßigen Drehzahlverlauf sind die erwähnten Schwingungsamplituden überlagert. Da diese Schwingungsanteile charakteristisch für einen bestimmten Motor sind, kann durch die Auswertung der Schwin¬ gungsamplituden der einzelnen Zylinder eine Zylinderidenti¬ fikation eindeutig durchgeführt werden. Es ist dann kein Phasensensor erforderlich bzw. bei einem System mit Phasen¬ geber kann dabei bei dessen Ausfall ein Notlaufbetrieb realisiert werden.When the internal combustion engine is operating, engine and cylinder-specific or characteristic speed fluctuations occur in normal operation. Such cylinder-characteristic speed fluctuations are caused, for example, by torsional vibrations of the crankshaft in conjunction with vibration dampers on one side of the crankshaft and flywheel on the other side of the crankshaft. In the case of highly cylindrical motors, the speed amplitudes which occur as a result of the torsional vibrations can reach the same order of magnitude as the speed fluctuations caused by misfires. In general, the speed fluctuates in the combustion cycle of the internal combustion engine due to combustion. For a 12-cylinder engine, the typical segment time or period is 60 ° based on the crankshaft angle. Such a speed curve over the crankshaft angle α is shown schematically in FIG. The aforementioned vibration amplitudes are superimposed on the theoretically very uniform speed curve. Since these vibration components are characteristic of a specific engine, cylinder identification can be uniquely carried out by evaluating the vibration amplitudes of the individual cylinders. No phase sensor is then required, or in the case of a system with a phase transmitter, emergency operation can be implemented if it fails.
Figur 3 zeigt einen Verlauf der Schwingungsamplituden, aufgetragen als Segmentzeit Korrekturwerte SK für 60° Kurbelwinkel abhängig von der Zylindernummer Z und der Motordrehzahl n für das Beispiel eines 12-Zylinder-Motors.FIG. 3 shows a course of the vibration amplitudes, plotted as segment time, correction values SK for 60 ° crank angle depending on the cylinder number Z and the engine speed n for the example of a 12-cylinder engine.
Damit eine Zylindererkennung überhaupt möglich ist, werden zunächst die in Figur 3 dargestellten zylinderindividüelle Segmentzeitkorrekturwerte ermittelt. Diese werden, wie bereits erwähnt, im Zusammenhang mit einer Schwingungskom- pensation für die Verbrennungsaussetzererkennung (Auswertung von DrehzahlSchwankungen) ohnehin benötigt und in einem Kennfeld im Steuergerät der Brennkraftmaschine abgelegt. Die Segmentzeitkorrekturwerte können dabei z. B. ermittelt wer¬ den, indem bei gleichförmigem Betrieb die einzelnen Segment- Zeiten gemessen werden und die Meßergebnisse miteinander verglichen werden. Diese Messungen können bei verschiedenen Drehzahlen und/oder Lastbedingungen durchgeführt werden und die Ergebnisse in einem Kennfeld abgelegt werden. Dabei muß sichergestellt sein, daß keine Verbrennungsaussetzer vorhan- den sind. Werden Verbrennungsaussetzer erkannt, wird keine Zylindererkennung durchgeführt, da Verbrennungsaussetzer zu irregulären Drehzahlverläufen führen können. Im Fahrbetrieb werden die zylinderindividuellen Segmentdauerkorrekturwerte ebenfalls gebildet und mit den abgespeicherten verglichen. Aus den wiedererkannten Verläufen wird die Zylindererkennung abgeleitet.The cylinder-individual segment time correction values shown in FIG. 3 are first determined so that cylinder detection is possible at all. As already mentioned, these are required in any case in connection with vibration compensation for misfire detection (evaluation of speed fluctuations) and are stored in a map in the control unit of the internal combustion engine. The segment time correction values can e.g. B. be determined by measuring the individual segment times in uniform operation and comparing the measurement results. These measurements can be carried out at different speeds and / or load conditions and the results can be stored in a map. It must be ensured that there are no misfires. If misfires are detected, no cylinder recognition is carried out, since misfires can lead to irregular speed curves. When driving, the cylinder-specific segment duration correction values are also formed and compared with the stored ones. The cylinder recognition is derived from the recognized courses.
Die beschriebene Zylindererkennung läßt sich bei den ver¬ schiedensten Brennkraftmaschinen einsetzen, wobei eine An¬ passung der Vorgehensweise beim Beginn der Einspritzungen bzw. Zündungen erfolgen muß. Bei einer Brennkraftmaschine mit vielen Zylindern, bei denen die Zylinder in zwei Bänken angeordnet sind, kann der Ur-Start mit Bankeinspritzung er¬ folgen. Bei zusätzlich ruhender Hochspannungsverteilung mit Einzelfunkenspulen wird dann zunächst mit Doppelfunkenbe¬ trieb gestartet. Dies gilt so lange bis eine Zylinderidenti¬ fikation stattgefunden hat.The cylinder detection described can be used in a wide variety of internal combustion engines, the procedure having to be adapted at the start of the injections or ignitions. In the case of an internal combustion engine with many cylinders, in which the cylinders are arranged in two banks, the initial start with bank injection can take place. If the high-voltage distribution with individual spark coils is also at rest, then start with double spark operation. This applies until a cylinder identification has taken place.
Bei weiteren Starts in Verbindung mit einer Auslauferken¬ nung, die sicherstellt, daß die nach dem Stillstand der Kur¬ belwelle ermittelte Winkelstellung bzw. Phasenlage beim Wie¬ dereinschalten als richtige Position verwendet wird, kann dann sofort mit einer sequentiellen Kraftstoffeinspritzung gestartet werden.With further starts in connection with a run-out detection, which ensures that the angular position or phase position determined after the crankshaft has come to a standstill is used as the correct position when switched on again, a sequential fuel injection can then be started immediately.
Bei Ur-Starts oder bei Brennkraftmaschinen ohne Auslaufer- kennung kann eine Zylinderkennung im Normalbetrieb ohne starke Last- und DrehzahlSchwankungen erfolgen, wobei davon ausgegangen wird, daß keine Verbrennungsaussetzer vorliegen. Bei Wiederholstarts kann zur Überprüfung der gespeicherten Phasenlage eine derartige Vorgehensweise ebenfalls erfolgen.In the case of initial starts or in internal combustion engines without end-of-run detection, cylinder detection can take place in normal operation without strong load and speed fluctuations, it being assumed that there are no misfires. With repeated starts, such a procedure can also be used to check the stored phase position.
Weiterhin ist eine Erfassung der zylinderindividuellen Dreh¬ zahlamplituden unter Umständen last- und drehzahlabhängig möglich. Der Vergleich mit entsprechenden Kennfeldwerten kann ausgedehnt werden in eine Mustererkennung oder die Er¬ kennung mittels eines euklidischen Abstandes . Vor der Erstinbetriebnahme der Brennkraftmaschine kann ein beispielsweise auf einem Prüfstand ermittelter für die BKM typischer Drehzahlverlauf aufgenommen und in einem Daten¬ speicher abgelegt werden. Ausgehend von diesem gespeicherten Drehzahlverlauf kann dann die Zylindererkennung nach dem Einschalten der BKM erfolgen.Furthermore, the cylinder-specific speed amplitudes can be detected under certain circumstances depending on the load and speed. The comparison with corresponding map values can be expanded into a pattern recognition or the recognition by means of a Euclidean distance. Before the internal combustion engine is started up for the first time, a speed curve typical of the BKM, for example determined on a test bench, can be recorded and stored in a data memory. Based on this stored speed curve, the cylinder can then be identified after the BKM has been switched on.
Nach durchgeführter Zylinderidentifikation kann das Steuer¬ gerät Maßnahmen einleiten, beispielsweise kann eine Umschal- tung von Gruppen- auf Einzeleinspritzung erfolgen und es kann die Zündung von Doppelfunken- auf Einzelfunken-Betrieb umgeschaltet werden. After cylinder identification has been carried out, the control unit can initiate measures, for example a switchover from group to single injection can take place and the ignition can be switched from double-spark to single-spark operation.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Einrichtung zur Zylindererkennung bei einer Brennkraftma¬ schine mit einem Steuergerät zur Steuerung der sich zyklisch wiederholenden Betriebsvorgänge, insbesondere Zünd- und/oder Einspritzvorgänge, wobei von einem Kurbelwellensensor Signale abgegeben werden, die eine, bezogen auf einen Arbeitstakt der Brennkraftmaschine mehrdeutige Winkelstel¬ lung der Kurbelwelle erkennen lassen, wobei ausgehend aus den Signalen des Kurbelwellensensors die Drehzahl der Kur¬ belwelle ermittelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß' nach dem Einschalten der Brennkraftmaschine der Verlauf der Dreh¬ zahl oder eine von diesem Verlauf abhängige Größe über we¬ nigstens ein Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine ermittelt und abgespeichert wird und beim Wiedereinschalten der Brenn¬ kraftmaschine der Drehzahlverlauf erneut ermittelt wird und mit dem abgespeicherten Drehzahlverlauf verglichen wird, zur Erkennung von zylindercharakteristischen DrehzahlSchwankun¬ gen und damit zur Zylinderidentifikation.1. Device for cylinder detection in an internal combustion engine with a control device for controlling the cyclically repeating operating processes, in particular ignition and / or injection processes, signals being emitted by a crankshaft sensor that have an ambiguous angular position with respect to a working cycle of the internal combustion engine of the crankshaft, the speed of the crankshaft being able to be determined from the signals of the crankshaft sensor, characterized in that, after the internal combustion engine is switched on, the course of the speed or a variable dependent on this course takes at least one working cycle the internal combustion engine is determined and stored, and when the internal combustion engine is switched on again, the speed curve is determined again and compared with the stored speed curve, to identify cylinder-characteristic speed fluctuations and thus to identify the cylinders tion.
2. Einrichtung zur Zylindererkennung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Erstinbetriebnahme der Brennkraftmaschine ein für die BKM typischer Drehzahlverlauf gemessen und in einen Datenspeicher abgelegt wird und dieser Drehzahlverlauf beim Wiedereinschalten mit dem aktuellen Drehzahlverlauf zur Zylindererkennung verglichen wird.2. Device for cylinder detection according to claim 1, characterized in that before the first commissioning of the internal combustion engine, a speed curve typical for the BKM is measured and stored in a data memory, and this speed curve is compared with the current speed curve for cylinder detection when it is switched on again.
3. Einrichtung zur Zylindererkennung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der Zylinderzahl abhängige, als Segment bezeichnete, zylinderspezifische Kurbelwinkelbe¬ reiche definiert werden, daß für jedes Segment die Segment- drehzahl ermittelt und abgespeichert wird und ein Vergleich der gespeicherten Werte mit den aktuell ermittelten Segment- drehzahlen zur Zylindererkennung erfolgt.3. Device for cylinder detection according to claim 1, characterized in that dependent on the number of cylinders, cylinder-specific crank angle ranges referred to as segments are defined such that the segment speed is determined and stored for each segment and the stored values are compared with the currently determined segment speeds for cylinder recognition.
4. Einrichtung zur Zylindererkennung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Verbrennungs¬ aussetzererkennung erfolgt und eine Zylinderkennung nicht durchgeführt wird, wenn Verbrennungsaussetzer erkannt wer¬ den.4. Device for cylinder detection according to claim 1, 2 or 3, characterized in that in addition a Misfire detection occurs and a cylinder detection is not carried out when misfires are recognized.
5. Einrichtung zur Zylindererkennung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Laufunruhe-Erkennung er- folgt, wobei dazu die segmentspezifischen Drehzahlschwankun¬ gen ermittelt werden, wobei Segmentkorrekturwerte gebildet werden und die Zylindererkennung ausgehend aus solchen Segmentkorrekturwerten erfolgt.5. Device for cylinder detection according to claim 1 to 4, characterized in that an uneven running detection takes place, for which purpose the segment-specific speed fluctuations are determined, segment correction values being formed and the cylinder detection taking place on the basis of such segment correction values.
6. Einrichtung zur Zylindererkennung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmentkorrekturwerte als Segmentzeitkorrekturwerte ausgegeben werden.6. Device for cylinder detection according to claim 5, characterized in that the segment correction values are output as segment time correction values.
7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Brennkraftmaschine mit Auslauferkennung, bei der die nach dem Stillstand der Kur¬ belwelle ermittelte Kurbelwellenposition beim Neustart be¬ rücksichtigt wird, eine Überprüfung erfolgt, ob die angenom¬ mene Kurbelwellenstellung und damit Zylinderläge mit der tatsächlich ermittelten übereinstimmt und bei erkannter Abweichung eine Korrektur erfolgt.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that in an internal combustion engine with run-out detection, in which the crankshaft position determined after the standstill of the crank shaft is taken into account when restarting, a check is carried out to determine whether the crankshaft position has been adopted and thus Cylinder length matches the actually determined and a correction is made if a deviation is detected.
8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abschluß der Zylindererken- nung die üblichen Einspritz- und Zündprogramme eingeleitet werden.8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that after completion of the cylinder detection the usual injection and ignition programs are initiated.
9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei einer Brennkraftmaschine eingesetzt wird, die zusätzlich einen Nockenwellensensor aufweist, der ein eindeutiges Phasensignal abgibt, wobei bei Ausfall dieses Nockenwellensensors ein Notlaufbetrieb einge¬ leitet wird, bei dem die Zylindererkennung aus den zylinder¬ spezifischen DrehzahlSchwankungen erfolgt. 9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that it is used in an internal combustion engine which additionally has a camshaft sensor which emits a clear phase signal, and if this camshaft sensor fails, an emergency operation is initiated, in which the cylinder detection from the cylinder-specific speed fluctuations take place.
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