DE4229540C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine.

Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine ist aus der DE 32 09 433 A1 (US 4 516 550 A) be­ kannt. Dort wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschi­ ne während des Startvorgangs beschrieben. Bei dem dort beschriebenen Verfahren wird die Kraftstoffmenge abhängig von der Drehzahl, und einer Zeitbedingung vorgegeben.

Dieses Verfahren und diese Vorrichtung weist den Nachteil auf, daß ein Defekt des Drehzahlsensors zu unzulässigen Betriebszuständen führt. Fällt der Drehzahlsensor aus, so erreicht das Drehzahlsignal nicht den vorgesehenen Grenzwert, dies hat zur Folge, daß die einzu­ spritzende Kraftstoffmenge laufend erhöht wird. Dies kann zu unzulässigen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine führen.

Aus der GB 20 473 51 A ist ein Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung bekannt, bei dem bei einem Start mit Unterspannung die Injektoren erst dann angesteuert werden, wenn die Drehzahl einen bestimmten Wert erreicht hat.

Desweiteren ist aus det EP 0 266 304 A1 ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem die Kraftstoffeinspritzung erst freigegeben wird, wenn die Drehzahl einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. Dabei wird ferner nach Überschreiten des Schwellwerts eine Wartezeit abgewartet, bis die Kraftstoffeinspritzung beginnt.

Ferner ist aus der JP 59-22 1438 A eine Starteinrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine bekannt. Die Kraftstoffeinspritzung erfolgt erst nachdem eine Wartezeit nach Betätigung des Zündschlüssels abgelaufen ist.

Aus der JP 59 090 761 A ist eine Überwachungseinrichtung für ein von einem Dieselmotor angetriebenes Fahrzeug bekannt. Dabei wird ein nicht erfolgter Start mittels einer Kontrolllampe angezeigt.

Desweiteren ist aus der DE 29 45 484 A1 (US 4 402 290 A) eine Ab­ schalteinrichtung bekannt, mit der die Brennkraftmaschine üblicher­ weise bei Auftreten von unzulässigen Betriebszuständen außer Betrieb gesetzt werden kann. Bei einer Ausführungsform wird die Startmenge erst freigegeben, wenn die Drehzahl einen vorgegebenen Wert über­ schritten hat. Diese Vorgehensweise besitzt den Nachteil, daß zuerst der Anlasser betätigt wird und dann die Startmenge freigegeben wird. Dies kann insbesondere bei einem Abfall der Versorgungsspannung dazu führen, daß das Stellwerk die für die Startmenge notwendige Position nicht erreicht. So kann bei einer nicht völlig intakten Batterie insbesondere bei tieferen Temperaturen der Fall eintreten, daß kein Start möglich ist.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, daß die Brennkraftmaschine sich auch bei einem Abfall der. Versorgungsspannung sicher Starten läßt.

Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsform erläutert. Die Fig. 1 zeigt ein Blockdia­ gramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung und die Fig. 2 ein Flußdia­ gramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Folgenden am Beispiel einer Dieselbrennkraftmaschine beschrieben. Es kann aber auch bei anderen Brennkraftmaschinen eingesetzt werden. In diesem Fall werden ent­ sprechende Elemente angesteuert. So dient bei einer Dieselbrenn­ kraftmaschine eine Regelstange bzw ein Verstellhebel als leistungs­ bestimmendes Stellwerk. Bei einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine kann die Drosselklappe als leistungsbestimmendes Stellwerk bezeich­ net werden.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung durch ein Blockdia­ gramm dargestellt. Eine Brennkraftmaschine 100 bekommt über eine oder mehrere Kraftstoffleitungen von einer Kraftstoffpumpe 110 Kraftstoff zugemessen. Die Kraftstoffpumpe umfaßt unter anderem ein Stellwerk 112 und eine Abschalteinrichtung 114. Das Stellwerk 112 und insbesondere die Abschalteinrichtung 114 können auch an oder ge­ trennt von der Kraftstoffpumpe angeordnet sein.

Das Stellwerk 112 und die Abstelleinrichtung 114 erhalten Signale von einem elektronischen Steuergerät 130. Eine Mengensteuerung 132 beaufschlagt das Stellwerk 112 mit Signalen. Eine Sicherheiteinrich­ tung 134 beaufschlagt die Abschalteinrichtung 114 mit Signalen.

Ferner umfaßt das elektronische Steuergerät eine Anlassersteuerung 136, die einen Anlasser 160 mit Signalen beaufschlagt. Das elektro­ nische Steuergerät steht ferner mit Sensoren 142 für Temperaturwerte und einem Sensor 144 für die Drehzahl der Brennkraftmaschine in Ver­ bindung.

Desweiteren werden dem Steuergerät 130 Signale von Bedienelementen 152 und 154 zugeführt. Diese Bedienelemente erfassen ein Signal be­ züglich der Stellung des Fahrpedals 154 sowie ein Signal das die Stellung eines Schalters 152 anzeigt.

Diese Einrichtung arbeitet nun wie folgt. Die Kraftstoffpumpe 110 verdichtet den Kraftstoff auf den notwenigen Einspritzdruck. Die der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoffmenge wird durch das Stell­ werk 112 festgelegt. Hierzu berechnet die Mengensteuerung 132 abhän­ gig von den Sensorsignalen und der Stellung des Bedienelementes 154 ein entsprechendes Mengensignal. Beim Start wird die Stellung des Bedienelements 154 in der Regel nicht berücksichtigt.

Bei der Kraftstoffpumpe 110 ist zwischen einem Saugraum und einem Elementraum zu unterscheiden. Der Saugraum ist mit Kraftstoff unter relativ niederen Druck angefüllt. Im Elementraum wird der Kraftstoff auf einen relativ hohen Druck, der für die Zumessung erforderlich ist, verdichtet. Mittels der Abschalteinrichtung 114 kann die Kraft­ stoffzufuhr unterbrochen bzw. freigegeben werden. So unterbricht zum Beispiel die Abschalteinrichtung die Verbindung zwischen dem Saug­ raum und dem Elementraum. Eine solche Unterbrechung erfolgt zum ei­ nen beim Abschalten der Brennkraftmaschine bzw. beim Überschreiten bestimmter Sicherheitsbedingungen. Das Ein- bzw das Abschalten der Brennkraftmaschine signalisiert der Fahrer durch eine entsprechende Betätigung des Bedienelements 152.

Bei einer Betätigung des Bedienelements 152, das anzeigt, daß der Fahrer die Brennkraftmaschine starten will, beaufschlagt die Anlaß­ steuerung 136 den Anlasser 160 mit einem Signal. Der Anlasser treibt daraufhin die Brennkraftmaschine an. Vor dem Startvorgang gibt die Mengensteuerung 132 eine Startmenge QS abhängig von einem oder mehreren Temperaturwerten, der Drehzahl und gegebenenfalls einer Zeitbedingung aus. Mit diesem Signal wird dann das Stellwerk 112 be­ aufschlagt. Üblicherweise ist diese Startmenge QS größer, als die im Normalbetrieb vorkommenden Mengensignale.

Bei den bekannten Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffzumessung wird üblicherweise zuerst durch Ansteuern des Stellwerks eine ent­ sprechende Startmenge ausgegeben und anschließend der Anlasser 160 betätigt. Diese Vorgehensweise hat unter anderem den Nachteil, daß bei einem Ausfall des Drehzahlsensors die Startmenge zugemessen und gegebenenfalls laufend erhöht wird, da erst bei Vorliegen einer be­ stimmten Drehzahl der Startvorgang abgebrochen und die Startmenge reduziert wird. Solange die Brennkraftmaschine eine sogenannte Startabwurfdrehzahl nicht erreicht, wird die Startmenge beibehalten oder sogar erhöht. Diese laufende Erhöhung der Startmenge QS kann zu unzulässigen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine führen.

Bei einem bekannten Verfahren sind daher mindestens zwei Drehzahl­ sensoren vorgesehen, sodaß bei Ausfall eines Drehzahlsensors eine sichere Drehzahlerfassung mittels des zweiten Drehzahlsensors ge­ währleistet ist. Ein unzulässiger Betriebszustand nach der Anlasser­ betätigung kann durch die Drehzhalredundanz weitestgehend verhindert werden. Eine solche Lösung des Problems ist aber sehr kosteninten­ siv, da zwei Drehzahlsensoren benötigt werden.

Bei einem weiteren bekannten Verfahren wird der zweite Drehzahlsen­ sor nicht benötigt. Bei diesem Verfahren wird die Startmenge erst nach Überschreiten einer Drehzahlschwelle nach der Anlasserbetäti­ gung freigegeben. Hierbei ergibt sich der Nachteil, daß die Anlas­ serbetätigung einen erheblichen Energiebedarf aufweist. Dies wieder­ um führt zu einem Abfall der Batteriespannung. Bei einem starken Ab­ fall der Batteriespannung kann unter anderem der Fall eintreten, daß die noch zur Verfügung stehende Energie nicht mehr ausreicht um das Stellwerk 112 die vorgesehene Position zu bringen.

Bei einer entsprechend niederen Versorgungsspannung kann der Fall eintreten, daß das Stellwerk nicht, die der Startmenge entsprechende Position, einnimmt und damit die Kraftstoffpumpe 110 die vorgesehene Startmenge QS nicht einspritzen kann. In diesem Fall ist kein Start der Brennkraftmaschine möglich.

Die Abschaltung der Brennkraftmaschine erfolgt üblicherweise durch die Abschalteinrichtung 114. Bei einer erneuten Betätigung des Be­ dienelements 152 zum Start der Brennkraftmaschine befindet sich die Abschalteinrichtung 114 in ihrem geschlossenen Zustand. Daher wird bei den bekannten Vorrichtungen üblicherweise beim Start zuerst die Abschalteinrichtung 114 geöffnet.

Wie in dem Flußdiagramm der Fig. 2 dargestellt wird beim Starten erfindungsgemäß wie folgt vorgegangen. Nachdem in einem ersten Schritt 200 anhand der Stellung des Bedienelements 152 erkannt wird, daß der Fahrer die Brennkraftmaschine starten will, wird in einem zweiten Schritt 210 von der Mengensteuerung 132 eine zumindestens von der Temperatur abhängige Startmenge QS vorgegeben. Mit diesem Mengensignal wird das Stellwerk 112 beaufschlagt. Das Stellwerk 112 nimmt dann die entsprechende Position ein. Eine Zumessung von Kraft­ stoff erfolgt noch nicht, da die Abstelleinrichtung die Kraftstoff­ zufuhr noch nicht freigegeben hat.

In einem weiteren Schritt 220 wird anschließend der Anlasser 160 be­ tätigt. Erkennt die Sicherheitseinrichtung 134 im Schritt 230, daß eine Sicherheitsbedingung erfüllt ist, so gibt sie ein Signal an die Abschalteinrichtung 114, das das Öffnen der Abschalteinrichtung zur Folge hat. Als Sicherheitsbedingung kann unter anderem vorgesehen sein, daß abgefragt wird, ob die Drehzahl über eine vorgegebene Schwelle NS ansteigt. Diese Drehzahlschwelle NS wird so gewählt, daß sie annähernd der Anlaßdrehzahl entspricht. Sie sollte etwa 90% der Anlaßdrehzahl betragen. Dies ist die Drehzahl, die von dem Drehzahl­ sensor erfaßt wird, wenn der Anlasser 160 die Brennkraftmaschine an­ treibt.

Das Erreichen der Anlaßdrehzahl wird dahingehend interpretiert, daß der Drehzahlsensor korrekt arbeitet. Wird die Anlaßdrehzahl nicht erreicht, ist der Drehzahlsensor bzw. der Anlasser defekt. Im ersten Fall liegt ein sicherheitskritischer Notfall vor und die Kraftstoff­ zufuhr darf nicht freigegeben werden. Bei einem Defekt des Anlassers ist eine Freigabe der Kraftstoffzufuhr nicht erforderlich, da bei einem defekten Anlasser kein Start möglich ist.

Anschließend an den Schritt 240 wird in Schritt 250 mit der üblichen Steuerung fortgesetzt. Ist die Drehzahl kleiner als die Drehzahl­ schwelle NS erfolgt eine Zeitabfrage 260. Ergibt diese Zeitabfrage, daß eine Wartezeit noch nicht abgelaufen ist, so wird in Schritt 230 nochmals überprüft, ob die Drehzahl N größer als die Drehzahl­ schwelle ist. Erkennt die Zeitabfrage 260, daß die Wartezeit abge­ laufen ist, wird dem Fahrer im Schritt 270 mit geeigneten Anzeige­ einrichtungen mittgeteilt, daß ein Start der Brennkraftmaschine nicht möglich ist. Als Anzeigeeinrichtung kann zum Beispiel eine Kontrollampe eingesetzt werden.

Durch diese spezielle Wahl der Reihenfolge der Betätigung der ein­ zelnen Elemente kann gewährleistet werden, daß die Kraftstoffzufuhr nur dann freigegeben wird, wenn der Drehzahlsensor korrekt arbeitet. Desweiteren kann auch bei einer geringen Versorgungsspannung gewähr­ leistet werden, daß das Stellwerk 112 die entsprechende Position er­ reichen kann.

Claims (7)

1. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine, wobei beim Starten der Brennkraftma­ schine in einem ersten Schritt ein leistungsbestimmendes Stellwerk derart angesteuert wird, daß es eine Startposition einnimmt, daß in einem nachfolgenden Schritt ein Anlasser angesteuert wird, und daß eine mit dem leistungsbestimmenden Stellwerk in Wirkverbindung ste­ hende Abschalteinrichtung erst nach Erfülltsein einer Sicherheitsbe­ dingung freigegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab­ schalteinrichtung freigegeben wird, wenn die Drehzahl größer als ein Schwellwert ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert kleiner oder gleich einer Anlaßdrehzahl ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das Erfülltsein der Drehzahlbedingung nach Erfülltsein ei­ ner Zeitbedingung überprüft wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß dem Fahrer mit einer Anzeigeeinrichtungen mitgeteilt wird, daß ein Start der Brennkraftmaschine nicht möglich ist.

6. Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine, wobei beim Starten der Brennkraftma­ schine in einem ersten Schritt erste Mittel ein leistungsbestimmen­ des Stellwerk so ansteuern, daß es eine Startposition einnimmt, daß in einem nachfolgenden Schritt zweite Mittel einen Anlasser an­ steuern, und daß dritte Mittel eine mit dem leistungsbestimmenden Stellwerk in Wirkverbindung stehende Abschalteinrichtung erst nach Erfülltsein einer Sicherheitsbedingung freigeben.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das lei­ stungsbestimmende Stellwerk die der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoffmenge bestimmt.