DE10005257A1 - Steuerung für die Kraftstoffzumessung einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuerung für die Kraftstoffzumessung einer Brennkraftmaschine durch eine Signalverarbeitungsanlage zu mindestens einem Einspritzventil, wobei die Signalverarbeitungsanlage eine Heißstartsituation erkennt und in Folge eine Heißstartkorrektur der Einspritzventile generiert. DOLLAR A Aufgabe ist es, die Heißstartsituation unter allen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine mit geringem Aufwand sicher zu erkennen. Dazu wird vorgeschlagen, den Strom (A) und die Spannung (V) für die Öffnungseinrichtung des Einspritzventils beim Start aktuell zu messen, daraus den aktuellen Widerstand (OMEGA) zu errechnen, um daraus die aktuell am Einspritzventil anliegende Temperatur (T) zu ermitteln. Diese Temperatur (T) wird verglichen mit einem kalibrierten Temperaturwert (T¶K¶). Wird dieser Wert erreicht oder überschritten, liegt eine Heißstartsituation vor. DOLLAR A Damit gelingt es auf einfache Weise und genauer als bei Vergleichen von Kühlmitteltemperaturen, auf eine Heißstartsituation zu schließen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung für die Kraftstoffzumessung einer Brennkraftmaschine ge­ mäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einer Brennkraftmaschine wird dann von ei­ nem Heißstart gesprochen, wenn nach längerem Betrieb der Brennkraftmaschine insbesondere unter Last und unter ei­ ner darauf folgenden kurzen Betriebsunterbrechung erneut gestartet wird. Bei der kurzen Betriebsunterbrechnung der noch heißen Maschine bilden sich durch Wärmestau Kraft­ stoffdampfblasen im Kraftstoffversorgungssystem, die ins­ besondere dann bei einem nachfolgenden Start zu Start­ schwierigkeiten führen würden, wenn sie direkt im Ein­ spritzventil auftreten. Diese Kraftstoffdampfblasen be­ hindern die reguläre Kraftstoffzumessung. Deshalb ist es bekannt, unter Heißstartbedingungen ein verlängertes Ein­ spritzsignal auszugeben, damit auch beim Auftreten von Kraftstoffdampfblasen eine für den sicheren Start erfor­ derliche Menge an Kraftstoff dem Verbrennungsprozess zu­ geführt wird, oder es wird ein Signal ausgegeben, welches durch Kraftstoffumlauf durch das Ventil über eine Rück­ laufleitung ein Ausspülen der Dampfblasen aus dem noch nicht einspritzenden Ventil auslöst. Ein solches Ventil ist zum Beispiel mit DE 38 11 002 A1 beschrieben.

Um Vorkehrungen für das Vermeiden von Problemen bei einem Heißstart einer Brennkraftmaschine treffen zu können, muss von der Steuerung für die Kraftstoffzumes­ sung erkannt werden, wann eine Heißstartsituation vor­ liegt.

Mit DE 44 35 419 A1 ist ein Steuersystem für die Kraftstoffzumessung einer Brennkraftmaschine be­ schrieben, bei der eine Heißstartsituation dann angenom­ men wird, wenn die Temperatur des Kühlmittels der Brenn­ kraftmaschine über einer vorgegebenen Schwellentemperatur liegt, gleichzeitig die Differenz der Ansauglufttempera­ tur zwischen dem aktuellen Wert und einem gespeicherten früheren Wert eine vorgegebene Größe überschreitet. Die Heißstartsituation wird nicht mehr als gegeben angesehen, wenn die Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine un­ terhalb einer zweiten Schwellentemperatur liegt oder wenn die Brennkraftmaschine eine vorbestimmte Luftmenge ange­ saugt hat.

Nachteilig bei diesem Steuersystem ist, dass als maßgebliche Bezugsgröße für das Erkennen einer Heiß­ startsituation die Temperatur des Kühlmittels dient. Die­ se Temperatur kann mit erheblichen Zeitverzügen zur Tem­ peratur im Brennraum und damit auch am Einspritzventil auftreten. So kann es in der Praxis vorkommen, dass eine Brennkraftmaschine nach einem Kaltstart sehr schnell auf Volllast gefahren werden muss und unter dieser bis zu ei­ ner kurzen Betriebsunterbrechung nur eine kurze Zeit läuft. Dabei wird zwar die unmittelbare Umgebung des Brennraums und somit auch des Einspritzventils auf eine hohe Betriebstemperatur gebracht, das Kühlmittel selbst bleibt aber noch relativ kühl. Während der Betriebsunter­ brechung können somit im Einspritzventil Kraftstoffdampf­ blasen entstehen und ein erneutes Starten erschweren, trotzdem ist nach der Temperatur des Kühlmittels eine Heißstarttemperatur nicht erkennbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuerung für die Kraftstoffzumessung einer Brennkraftmaschine ge­ mäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 so auszubil­ den, dass eine Heißstartsituation unter allen Betriebs­ voraussetzungen der Brennkraftmaschine mit geringem Auf­ wand sicher erkannt wird.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Die Unter­ ansprüche haben vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung zum Gegenstand.

Die Erfindung geht davon aus, dass die Haupt­ problematik eines Heißstartes von der Dampfblasenbildung innerhalb des Einspritzventils ausgeht. Die Erfassung der Temperatur am Einspritzventil über Temperatursensoren würde jedoch einen erheblichen Aufwand verursachen, in dem dort ein Einbauraum für einen solchen Sensor vorgese­ hen und eine Signalleitung zum Sensor geführt werden müsste. Darüber hinaus wäre es erforderlich, eine Sensor­ überwachung zur Kontrolle der Funktionsfähigkeit des Sen­ sors vorzusehen.

Dem gegenüber wird erfindungsgemäß die Erkennt­ nis ausgenutzt, dass sich der Widerstand eines elektri­ schen Leiters mit der Temperatur verändert. Dies gilt auch für die an der elektrischen Öffnungseinrichtung des Einspritzventils befindlichen elektrischen Leiter, die im Allgemeinen in Form einer Magnetspule vorhanden sind. Werden diese Leiter unter Strom gesetzt, dann kann von der für die Kraftstoffzumessung vorgesehenen Signalverar­ beitungsanlage in relativ einfacher und an sich bekannter Weise der Stromfluss sowie die aktuelle Spannung ermittelt werden. Diese Werte ermöglichen nach dem ohmschen Gesetz die Errechnung des aktuellen elektrischen Wider­ standes des Leiters. Aus dem aktuellen elektrischen Wi­ derstand kann, ebenfalls von der genannten Signalverar­ beitungsanlage, die aktuelle Temperatur am Ort des elekt­ rischen Leiters, also unmittelbar am Einspritzventil, er­ mittelt werden. Durch Vergleich dieses so ermittelten Temperaturwertes mit einem vorgegebenen kalibrierten Tem­ peraturwert, dessen Wert als Grenztemperatur für eine Heißstartsituation im Versuch leicht ermittelbar und in der Signalverarbeitungsanlage speicherbar ist, ist die Heißstartsituation sehr genau in Abhängigkeit vom Tempe­ raturzustand am Einspritzventil und unabhängig von vor- oder nacheilenden Zuständen an anderen Orten der Brenn­ kraftmaschine ermittelbar. Besondere Sensoren und Signal­ übertragungsleitungen sowie Aufendungen für deren Funkti­ onskontrolle sind nicht erforderlich.

Durch eine geeignete Wahl des Werkstoffes für den elektrischen Leiter, dessen Temperatur veränderlicher Widerstand ausgewertet wird, kann das Ansprechverhalten der Steuerung zum Erkennen einer Heißstartsituation be­ einflusst werden. Die Werte der aktuellen Temperatur am Einspritzventil in Abhängigkeit von Spannung und Wider­ stand am elektrischen Leiter der Öffnungseinrichtung kön­ nen in einem Speicher in der Signalverarbeitungsanlage fest abgelegt sein, so dass die Temperaturwerte in Echt­ zeit auch bei geringer Rechnerleistung der Signalverar­ beitungsanlage zur Verfügung stehen.

Bei Einsatz der Steuerung an verschiedenen Brennkraftmaschinen einer Baureihe können die sich verän­ dernden Bedingungen in einfacher Weise durch einen zu­ sätzlichen Speicher mit Korrekturfaktoren berücksichtigt werden. Diese Korrekturfaktoren können in einen Speicher der Steuerung individuell bei der Programmierung der Steuerung zu einer spezifischen Brennkraftmaschine einge­ schrieben werden, oder sie können auch für eine Motoren­ reihe spezifisch abgreifbar in einem Festspeicher abge­ legt sein.

Die Signalverarbeitungsanlage kann in vorteil­ hafter Weise durch das ohnehin vorhandene elektronische Motorsteuergerät gebildet sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, wobei die Zeichnung ein grobes Flussdiagramm des Steuervorganges einer Steuerung nach der Erfindung zeigt.

Bei dem Start einer Brennkraftmaschine mit der erfindungsgemäßen Steuerung wird vor oder gleichzeitig mit dem Anlaufen der Maschine die Öffnungseinrichtung des Einspritzventils bestromt (Kasten 1). Dabei wird der fließende Strom A (Kasten 2) und die auftretende Spannung V erkannt (Kasten 3). Aus Spannung V und Strom A ist in einfacher Weise der aktuelle Widerstand Ω (Kasten 4) zu ermitteln, in dem die Ausgangswerte entweder nach dem ohmschen Gesetz in einer Rechenoperation in Relation zu­ einander gebracht werden oder in dem sie mit einer ge­ speicherten Tabelle verglichen werden, welche entspre­ chende Zuordnungen zulässt.

Nach einer in der Signalverarbeitungsanlage ab­ gelegten Tabelle wird nun aus dem berechneten Widerstand Ω eine diesem aktuellen Widerstand Ω entsprechende am Einspritzventil örtlich vorliegende Temperatur T ermit­ telt (Kasten 5). Dabei repräsentiert die abgelegte Tabel­ le die funktionelle Abhängigkeit der Temperatur T von dem Widerstand Ω (T = f[Ω]).

Die so ermittelte aktuelle Temperatur T wird verglichen mit einem durch Versuch ermittelten und in der Signalverarbeitungsanlage gespeicherten kalibrierten Tem­ peraturwert T_K (Kasten 6). Dieser Temperaturwert T_K rep­ räsentiert die für die vorliegende Brennkraftmaschine zu beachtende Heißstartgrenze. Wird diese Grenze erreicht oder überschritten, dann liegt eine Heißstartbedingung vor (Kasten 7). In der Folge wird eine Heißstartkorrektur (Kasten 8) für das Einspritzsignal generiert (Kasten 9). Selbstverständlich können mit der Heißstartkorrektur wei­ tere Motorparameter angepasst werden, wie z. B. eine Kor­ rektur des Luftbedarfs, eine Anhebung der Leerlaufdreh­ zahl oder eine Korrektur des Zündzeitpunktes.

Wird bei einem Start dieser kalibrierte Tempe­ raturwert T_K nicht erreicht, dann liegen Normalstartbe­ dingungen (Kasten 10) vor. In Folge dessen wird ein Ein­ spritzsignal (Kasten 9) ohne Heißstartkorrektur gene­ riert. Ebenso sind andere Heißstart bedingte Anpassungen nicht erforderlich.

Claims (4)

1. Steuerung für die Kraftstoffzumessung einer Brenn­ kraftmaschine mit Mitteln zum Erkennen und Erfassen von Betriebsdaten, einer programmgesteuerten Signal­ verarbeitungsanlage sowie Mitteln zur Ausgabe eines Einspritzsignals an zumindest ein mit einer elektri­ schen Öffnungseinrichtung unmittelbar verbundenes Einspritzventil, wobei von der Signalverarbeitungs­ anlage eine Heißstartsituation erkannt und in Folge eine Heißstartkorrektur des Einspritzsignals er­ folgt, dadurch gekennzeichnet, dass bei Start der Brennkraftmaschine nach dem Bestromen der Öffnungs­ einrichtung des Einspritzventils die aktuelle Span­ nung (V) sowie der aktuelle Stromfluss (A) erkannt und ein aktueller Widerstand (Ω) errechnet wird, aus dem aktuellen Widerstand (Ω), die am Einspritzventil herrschende Temperatur (T) erkannt wird, die erkann­ te Temperatur (T) verglichen wird mit einer kalib­ rierten Heißstarttemperatur (T_K) und bei Erkennen einer aktuellen Temperatur (T) ≧ der kalibrierten Heißstarttemperatur (T_K) die Heißstartkorrektur ge­ setzt wird.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erkennung der aktuell am Einspritzventil herrschenden Temperatur (T) die Funktion (T) in Ab­ hängigkeit von Spannung (V) und Widerstand (Ω) der elektrischen Öffnungseinrichtung des Einspritzven­ tils in der Signalverarbeitungsanlage abgelegt ist.

3. Steuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Signalverarbeitungsanlage abgelegte Funktion in Verbindung mit Korrekturfaktoren zur Be­ rücksichtigung äußerer und/oder innerer Einflüsse der Brennkraftmaschine abgelegt ist.

4. Steuerung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungsanlage das elektronische Motorsteuergerät ist.