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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung einer mit einem
Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs in Wirkverbindung stehenden
Kraftstoffpumpe, die durch wenigstens ein Schaltelement einschaltbar
ist, das noch vor Anlassen des Motors betätigt wird.
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Aus
der
DE 36 17 247 C2 und
der
DE 44 43 879 A1 ist
es bekannt, die Kraftstoffpumpe vom zentralen Motorsteuergerät aus bedarfsorientiert
zu steuern oder zu regeln. Dies bedeutet in der Praxis, dass die
Kraftstoffpumpe frühestens
dann eingeschaltet werden kann, wenn der Fahrer eines Kraftfahrzeugs
durch Betätigung
des Zündschlüssels die Zündung und
den Anlassermotor einschaltet. Da sich der Druck in der Kraftstoffpumpe
nur langsam abbaut, reicht dies in vielen Fällen aus, der Brennkraftmaschine
zum Startzeitpunkt ausreichend Kraftstoff zur Verfügung zu
stellen. Wenn das Kraftfahrzeug allerdings eine längere Zeit,
beispielsweise mehrere Tage nicht benutzt wird, kann sich der Kraftstoffdruck so
weit abgebaut haben, dass beim Start der Brennkraftmaschine nicht
sofort ausreichend Kraftstoff zur Verfügung steht, und die Kraftstoffpumpe
einige Sekunden benötigt,
um den erforderlichen Druck wieder aufzubauen. Dies verlängert den
Startvorgang und beeinträchtigt
den Anlasskomfort.
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Aus
der
DE 197 41 296
A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Kraftstoffpumpe
bereits vor dem Starten der Brennkraftmaschine durch Betätigen eines
Schaltelements einschaltbar ist.
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Aus
der
JP 43-253 16 A ist
ein Kraftstofftank bekannt, bei dem eine Kraftstoffpumpe und/oder
ein Schwimmer zur Messung des Füllstands
an einer mit dem Tank zu verschraubenden Platte vorgesehen ist.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Vorrichtung
zu schaffen, durch die auch bei längerem Stillstand des Kraftfahrzeugs bzw.
der Brennkraftmaschine ein schneller und komfortabler Startvorgang
gewährleistet
ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass ein von der Motorsteuerung des Kraftfahrzeugs aus steuerbares
elektronisches Steuergerät
für die
Kraftstoffpumpe vorgesehen ist, und dass dieses Steuergerät auch unabhängig von
der Motorsteuerung durch das wenigstens eine Schaltelement einschaltbar
ist, das noch vor dem Einschalten der Motorsteuerung betätigt wird,
und dass das das Steuergerät
eine ein Einschalten der Kraftstoffpumpe durch das wenigstens eine
Schaltelement vor Ablauf einer Mindestruhezeit von vorzugsweise
einigen Tagen seit dem letzten Einschalten verhindernde Einschaltsperrvorrichtung
enthält.
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Die
erfindungsgemäße Steuervorrichtung hat
den Vorteil, dass auch bei länger
abgestelltem Kraftfahrzeug beim Einschalten der Zündung bzw. des
Anlassers sofort der erforderliche Kraftstoffdruck vorliegt, wodurch
ein schneller komfortabler Anlassvorgang gewährleistet ist. Die Einschaltung
der Kraftstoffpumpe durch das Schaltelement, beispielsweise ein
Türschalter,
ein Türschlossschalter,
ein Innenbeleuchtungsschalter oder ein Schalter für die Sitzverstellung
reicht zeitlich aus, um beim Starten der Brennkraftmaschine den
erforderlichen Kraftstoffdruck zu gewährleisten. Ein besonderer Vorteil
besteht noch darin, dass auch bei längerem Abstellen des Kraftfahrzeugs
erst kurz vor dem Starten die Einschaltung der Kraftstoffpumpe bewirkt
wird, so dass erst dann Energie benötigt wird und nicht etwa in
regelmäßigen Abständen, was
bei längerem,
beispielsweise wochenlangem Abstellen, einen unerwünschten
Energieverbrauch zur Folge hätte.
Die Einschaltung der Kraftstoffpumpe durch ein ohnehin vorhandenes
Schaltelement verwirklicht darüberhinaus die Realisierung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
im Wesentlichen ohne zusätzliche
Bauteile mit Ausnahme des Steuergeräts.
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Da
sich der Druck in der Kraftstoffleitung bzw. im Kraftstofftank nur
sehr langsam abbaut, wäre es
bei nur kurzzeitiger Fahrtunterbrechung durch Abschalten der Brennkraftmaschine
unnötig,
jedesmal beim Wiedereinschalten wieder die Kraftstoffpumpe vorab
durch das Schaltelement zu betätigen.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch
1 angegebenen Vorrichtung möglich.
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In
vorteilhafter Weise ist eine Zeitsteuerung und/oder Druckregelvorrichtung
zur Vorgabe der jeweiligen Einschaltdauer der durch das Schaltelement eingeschalteten
Kraftstoffpumpe im Steuergerät
vorgesehen. Die Einschaltdauer beträgt dann vorzugsweise einige
Sekunden, was ausreicht, um den erforderlichen Kraftstoffdruck zur
Verfügung
zu stellen.
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Das
Steuergerät
ist im übrigen
für die
Motorsteuerung vorzugsweise über
einen Bus steuerbar.
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Weiterhin
ist das Steuergerät
zur Steuerung der Drehzahl der Kraftstoffpumpe in Abhängigkeit von
Steuersignalen der Motorsteuerung ausgebildet, die insbesondere
durch den Bus übertragen
werden.
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Um
geringe Kabellängen
von leistungsübertragenden
Kabeln zu erreichen, ist das Steuergerät vorzugsweise im Bereich der
Kraftstoffpumpe angeordnet. Insbesondere ist dabei das Steuergerät und die
daran angeschlossene Kraftstoffpumpe an einem Verschlussdeckel des
Kraftstofftanks angeordnet, wobei zu Informationen über den
Kraftstoff und/oder den Kraftstofftank erforderliche Sensoren ebenfalls am
Verschlussdeckel angeordnet und mit dem Steuergerät verbunden
sind. Dabei ist das einen Mikrorechner enthaltende Steuergerät zur Parametererfassung
und zur parameterabhängigen
Steuerung voll mit der Kraftstoffversorgung zusammenhängenden
Funktionen ausgebildet. Diese Anordnung hat den besonderen Vorteil,
dass im Falle von Defekten oder Fehlfunktionen der Verschlussdeckel
mit sämtlichen
elektrischen Komponenten schnell und einfach ausgetauscht werden
kann. Dies führt
nicht nur bei Reparaturen, sondern auch bei der Montage zu einer wesentlichen
Vereinfachung. Darüberhinaus
ergeben sich sehr kurze Verbindungsleitungen zwischen dem Steuergerät und den
verschiedenen elektrischen Komponenten. Es ist daher nur noch beispielsweise
eine Busleitung zwischen der Motorsteuerung und dem Steuergerät erforderlich
um sämtliche
Informationen und Steuerbefehle übertragen
zu können. Zweckmäßigerweise
kann auch bei einer solchen Anordnung eine Vorabeinschaltung der
Kraftstoffpumpe durch wenigstens ein Schaltelement vorgesehen sein,
jedoch ist dies nicht zwingend erforderlich. Falls eine solche Vorabeinschaltung
vorgesehen werden soll, so ist selbstverständlich eine zusätzliche Leitung
zu einem solchen Schaltelement erforderlich.
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Die
Sensoren sind zweckmäßigerweise
zur Erfassung des Tankinnendrucks und/oder des Förderdrucks und/oder der Kraftstoffqualität und/oder des
Füllstands
und/oder der Kraftstofftemperatur vorgesehen.
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Das
Steuergerät
enthält
zweckmäßigerweise eine über einen
Bus mit der Motorsteuerung verbundene Busstation und/oder einen
Flashspeicher. Dadurch können
auch Diagnose- und Speicherdaten zwischen dem Steuergerät und der
Motorsteuerung übertragen
werden. Darüberhinaus
kann seitens der Motorsteuerung in einfacher Weise eine Vorgabe
der Drehzahl für
die Kraftstoffpumpe mittels Frequenzdaten und/oder Daten über ein
jeweils vorgebbares Tastverhältnis
erfolgen. Zur Aufbereitung und Prüfung von Sensorsignalen kann
das Steuergerät Selbstmittel
zur Diagnose aufweisen.
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In
vorteilhafter Weise ist noch eine weitere, den Innendruck im Kraftstofftank
einstellende Pumpe sowie ein Tankabsperrventil zur Steuerung durch
das Steuergerät
mit diesem verbunden. Zweckmäßigerweise
ist auch diese weitere Pumpe am Verschlussdeckel angeordnet und
steht mit ihm in Wirkverbindung. Eine solche zusätzliche Pumpe dient in an sich bekannter
Weise zur Prüfung
der Dichtigkeit des Kraftstofftanks durch Vorgabe eines Unter- oder Überdrucks
nach Absperrung durch das Tankabsperrventil.
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Zweckmäßigerweise
ist im Steuergerät
eine gemeinsame Endstufenanordnung zur Betätigung der Kraftstoffpumpe
und der Pumpe für
den Innendruck und das Tankabsperrventil vorgesehen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
eines Steuergeräts
für eine
Kraftstoffpumpe, das durch die Motorsteuerung oder durch ein Schaltelement
steuerbar ist,
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2 ein
Flussdiagramm zur Erläuterung der
Wirkungsweise und
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3 ein
zweites Ausführungsbeispiel
eines Steuergeräts
für eine
Kraftstoffpumpe, das am Verschlussdeckel des Kraftstofftanks integriert
ist.
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Bei
dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist ein elektronisches
Steuergerät 10 zusammen
mit einer Leistungsendstufe 11 auf einer auch als Kühlfläche dienenden
Halterung 12 angeordnet. Diese Halterung 12 besitzt
drei Befestigungslöcher 13 zur
Fixierung der Anordnung in der Nähe
einer Kraftstoffpumpe 14, die in oder an einem nicht dargestellten
Kraftstofftank oder in einer Kraftstoffleitung angeordnet ist.
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Das
elektronische Steuergerät 10 besitzt zwei
Steuereingänge 15, 16,
die als Steckverbinder, Schraubklemmen, Stecker oder dergleichen
ausgebildet sein können,
und von denen der Steuer eingang 15 über eine Leitung 17 mit
einer nicht dargestellten zentralen Motorsteuerung für die Brennkraftmaschine
eines Kraftfahrzeugs verbunden ist. Der Steuereingang 16 ist über eine
Leitung 18 mit einem Schaltelement 19 verbunden,
bei dem es sich beispielsweise um einen Türschlossschalter, einen Türschalter, einen
Innenbeleuchtungsschalter oder einen Schalter für die Sitzverstellung handeln
kann, d.h., um einen Schalter, der üblicherweise beim Einsteigen
des Fahrers in ein Kraftfahrzeug automatisch betätigt wird. Anstelle eines einzigen
Schaltelements 19 kann daher auch eine Kombination der
genannten, ohnehin im Kraftfahrzeug vorhandenen Schalter treten.
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Ein
Steuerausgang 20 des elektronischen Steuergeräts 10 bzw.
der mit diesem verbundenen Leistungsendstufe 11 ist über eine
Leitung 21 mit der Kraftstoffpumpe 14 verbunden,
deren zweiter Anschluss an Masse liegt. Eine Versorgungsspannungsklemme 22,
bei der es sich um die genormte Klemme 30 eines Kraftfahrzeugs
handeln kann, ist über
eine Sicherung 23 und einen Spannungsanschluss 24 über eine
Diode 25 zur Spannungsversorgung mit dem elektronischen
Steuergerät 10 und
der Leistungsendstufe 11 verbunden. Ein Masseanschluss 26 des
elektronischen Steuergeräts 10 ist
mit dem negativen Pol der Versorgungsspannung verbunden.
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Die
Wirkungsweise des in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiels
wird im Folgenden anhand des in 2 dargestellten
Flussdiagramms erläutert.
Die entsprechenden Funktionen sind im elektronischen Steuergerät 10 beispielsweise
in einem dort enthaltenen Mikrorechner realisiert.
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Das
elektronische Steuergerät 10 zur
Steuerung oder Regelung der elektrischen Kraftstoffpumpe 14 ist
zur Steuerung oder Regelung des Kraftstoffdrucks über die
Drehzahl der Kraftstoffpumpe 14 ausgebildet. Die entsprechende
Anforderung für
den Kraftstoffdruck wird von der Motorsteuerung über die Leitung 17 übertragen.
Entsprechend wird die Drehzahl durch Variation der Frequenz und/oder
des Tastverhältnisses
der Steuerspannung gesteuert oder geregelt. Eine solche bedarfsgerechte
Regelung ist im eingangs angegebenen Stand der Technik beschrieben.
Die Diagnose und die Funktionsüberwachung
des Steuergeräts 10 und
der daran angeschlossenen Komponenten erfolgt ebenfalls über den
Steuereingang 15, der als bidirektionale Schnittstelle
zwischen Steuergerät 10 und
Motorsteuerung ausgebildet sein kann. Zur Regelung des Kraftstoffdrucks
ist selbstverständlich
ein nicht dargestellter Drucksensor erforderlich, der ebenfalls
an das Steuergerät 10 angeschlossen
sein muss.
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Im
Steuergerät 10 ist
ein Funktionsablauf enthalten, der gewährleistet, dass unter bestimmten Voraussetzungen
bereits vor Aktivierung der Motorsteuerung die elektrische Kraft
der Kraftstoffpumpe 14 kurzzeitig eingeschaltet wird, um
einen entsprechenden Kraftstoffdruck für das Einspritzsystem der Brennkraftmaschine
aufzubauen. Dieser Funktionsablauf ist in 2 dargestellt.
Die Auslösung
erfolgt durch das Schaltelement 19, also durch ein Schaltelement,
das beim Einsteigen des Fahrers in das Kraftfahrzeug automatisch
vor der Einschaltung der Zündung
und des Anlassers betätigt
wird.
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Zunächst wird
in einem Abfrageschritt 27 in einen Wartekreislauf geprüft, ob das
Schaltelement 19 noch geöffnet ist. Wird es geschlossen,
z.B. durch Öffnen
der Fahrertür,
so wird in einem zweiten Abfrageschritt 28 geprüft, ob seit
dem letzten Einschalten der Kraftstoffpumpe 4 eine Zeitspanne
vergangen ist, die größer als
t0 ist. Diese Zeitspanne t0 beträgt beispielsweise
zwei oder mehr Tage. Nur wenn diese Zeitspanne überschritten ist, wird ein
Zeitzähler 29 rückgesetzt,
um den Beginn einer neuen Zeitspanne festzulegen. Gleichzeitig wird
die Kraftstoffpumpe 14 im Folgeschritt 30 eingeschaltet.
Im nachfolgenden Abfrageschritt 31 wird in einer Zeitschleife
die Kraftstoffpumpe 14 im eingeschalteten Zustand gehalten, bis
die Einschaltzeit t1 überschritten ist. Diese Einschaltzeit
t1 beträgt
beispielsweise fünf
Sekunden, was ausreicht, um den erforderlichen Kraftstoffdruck aufzubauen.
Danach wird zum Abfrageschritt 27 zurückgeleitet.
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Das
in 2 dargestellte Flussdiagramm stellt selbstverständlich nur
eine Ausführungsvariante
dar. Wesentlich ist dabei, dass durch Betätigung des Schaltelements 19 die
Kraftstoffpumpe 14 für eine
Zeitdauer t1 von beispielsweise fünf Sekunden eingeschaltet
wird, wenn es seit dem letzten Einschalten eine t0 übersteigende
Zeitspanne vergangen ist, die einige Tage betragen kann. In einer
einfacheren Ausführungsvariante
kann auf diese Begrenzung durch t0 auch
verzichtet werden, wobei dann allerdings in Kauf genommen wird,
dass die Kraftstoffpumpe 14 auch bei kurzzeitigen Fahrtunterbrechungen
beim Neustart jeweils eingeschaltet wird.
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Anstelle
einer festen Einschaltzeitdauer t1 kann
diese Einschaltdauer auch dadurch begrenzt werden, dass ein bestimmter
Kraftstoffdruck erreicht wird, also durch Druckregelung.
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Bei
dem in 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel sind gleiche
Bauteile oder Baugruppen mit denselben Bezugszeichen versehen und nicht
nochmals beschrieben. Anstelle des elektrischen Steuergeräts 10 tritt
hier ein elektrisches Steuergerät 32 mit
erweiterten Funktionen. Es ist über zwei
Busanschlüsse 33, 34 und
zwei Busleitungen 35, 36 ähnlich wie beim ersten Ausführungsbeispiel in
einer nicht dargestellten zentralen Motorsteuerung verbunden. Das
Bussystem ist beispielsweise als CAN-Bus ausgebildet, so dass das
Steuergerät 32 eine
CAN-Busstation enthält, wobei
es selbstverständlich
auch ein anderes Bussystem möglich
ist. Neben einem Mikrorechner enthält das Steuergerät 32 noch
einen Flash-Speicher oder eine andere Speicheranordnung. Der Spannungsanschluss 24 und der
Masseanschluss 26 sind mit einer Spannungsversorgungsstufe 37 zur
Erzeugung einer stabilisierten Versorgungsspannung für das Steuergerät 32 und
die Leistungsendstufe verbunden.
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Zusätzlich wird
der über
Steuerausgänge 20 mit
der Leistungsstufe 11 verbundenen Kraftstoffpumpe 14 über einen
weiteren Steuerausgang 40 eine den Tankinnendruck einstellende
Pumpe 41 und über
einen Steuerausgang 42 ein Tankabsperrventil 43 ange schlossen.
Eine solche Anordnung dient in an sich bekannter Weise nach dem
dichtenden Abschluss des Tanks durch das Tankabsperrventil 43 zur
Vorgabe eines bestimmten Unter- oder Überdrucks im Kraftstofftank.
Danach wird durch Überprüfung von
Druckveränderungen
festgestellt, ob der Kraftstofftank noch die ausreichende Dichtigkeit
besitzt. Dieser Prüfvorgang
kann beispielsweise nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine erfolgen.
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Weiterhin
sind Sensoren 44 bis 48 an das Steuergerät 32 angeschlossen.
Der Sensor 44 ist dabei ein Innendrucksensor für den Innendruck
Pi, der Sensor 45 ein Füllstandsensor
für den
Füllstand
F, der Sensor 46 ein Sensor zur Überprüfung und Feststellung der Kraftstoffqualität, der Sensor 47 ein
Temperatursensor und der Sensor 48 ein Drucksensor für den Druck
Pa in den Kraftstoffleitungen oder am Pumpenausgang. Der Sensor 44 ist
direkt und die übrigen
Sensoren 45 bis 48 über Anschlüsse 49 bis 53 an
das Steuergerät 32 angeschlossen.
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Das
Steuergerät 32,
der Sensor 44, die Spannungsversorgungsstufe 37 und
die Leistungsstufe 11 sind am oder im schematisch dargestellten Verschlussdeckel 54 für den Kraftstofftank
angeordnet oder integriert. Dieser Verschlussdeckel 54 dient in
nicht dargestellter Weise zum Verschließen einer Öffnung im Kraftstofftank und
ist über
einen Flansch oder dergleichen an den Kraftstofftank angeschraubt. Die übrigen mit
den genannten Komponenten über Verbindung 16, 20, 24, 26, 33, 34, 40, 42, 49 bis 53 verbundenen
Pumpen 14, 41, Sensoren 45 bis 48 sowie
diverse Leitungen können
ebenfalls zum Teil im oder am Verschlussdeckel 54 angeordnet
oder integriert sein. Hierdurch können durch Auswechseln des
Verschlussdeckels 54 sämtliche
Komponenten mit ausgewechselt werden. Die Steuerung und/oder Regelung
der Pumpen 14, 41 und die Überwachung der Sensoren 44 bis 48 sowie
die Steuerung des Tankabsperrventils 43 erfolgen durch
entsprechende Programmabläufe
im Steuergerät 32.
Zusätzlich
ist über
die Busleitungen 35 und 36 ein Datenaustausch mit
der zentralen Motorsteuerung möglich,
insbesondere Diagnose- und
Speicherdaten.
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Das
Schaltelement 19 ist auch beim zweiten Ausführungsbeispiel
mit dem Steuergerät 32 verbunden
und erfüllt
dieselbe Aufgabe wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Beim zweiten
Ausführungsbeispiel
kann in einer einfacheren Version die zeitliche Vorsteuerung der
Kraftstoffpumpe 14 über
das Schaltelement 19 auch entfallen. Ebenfalls entfallen
können
bei einer einfacheren Ausführung
die Pumpe 41 und das Tankabsperrventil 43. Dabei
können
eine größere oder
kleinere Anzahl von Sensoren vorgesehen sein.