DE102004024518A1

DE102004024518A1 - Erststart eines Ottomotors mit Saugrohreinspritzung in einem Fahrzeug mit einem nicht entlüfteten Kraftstoffeinspritzsystem

Info

Publication number: DE102004024518A1
Application number: DE200410024518
Authority: DE
Inventors: Tilmann Benz; Helmut Oswald
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2004-05-18
Filing date: 2004-05-18
Publication date: 2005-12-15

Abstract

Zum Start eines Verbrennungsmotors in einem Fahrzeug mit einem zu entlüftenden Kraftstoffeinspritzsystem (1, 2, 4, 5, 6) werden Entlüftungsoperationen durchgeführt, indem beim Einschalten der Zündung die Kraftstoffpumpe (4) und mindestens ein Einspritzventil (2) zur Entlüftung eventuell sequentiell aktiviert werden, und mindestens ein Einspritzventil während des Anlassvorganges des Motors so gesteuert wird, dass sich bei einem entlüfteten Einspritzsystem ein fettes, sicher zündfähiges Gemisch einstellt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entlüftung eines Kraftstoffeinspritzsystems sowie ein Verfahren zum anschließenden zuverlässigen und schnellen Erststart eines Ottomotors mit Saugrohreinspritzung in einem Fahrzeug und einem Motorsteuergerät, das zur Durchführung der Verfahren geeignet ist.
Um einen Verbrennungsmotor schnell und problemlos starten zu können, muss ein Kraftstoffeinspritzsystem, das Kraftstoff den Saugrohr-Einspritzventilen des Verbrennungsmotors zuführt, frei von Luft sein. Dies wirft insbesondere dann Probleme auf, wenn der Motor erstmalig in Betrieb genommen wird.
Bei Ottomotoren älterer Bauart war eine Entlüftung des Kraftstoffeinspritzsystems auf einfache Weise dadurch zu realisieren, dass eine zwischen dem Tank und den Kraftstoffeinspritzventilen angeordnete Kraftstoffpumpe mit einem größeren Durchsatz betrieben wurde, als dem Kraftstoffverbrauch des Motors entsprach, und überschüssiger Kraftstoff von der Kraftstoffverteilerleiste der Brennkraftmaschine über eine separate Rückführleitung in den Tank zurückströmen konnte. In dem Kraftstoffeinspritzsystem enthaltene Luft wurde so ebenfalls zusammen mit dem überschüssigen Kraftstoff in den Tank befördert, so dass das Kraftstoffeinspritzsystem nach kurzer Zeit komplett mit Kraftstoff gefüllt war.
Ein Nachteil dieser Art von Entlüftung, der dazu geführt hat, dass sie kaum mehr eingesetzt wird, ist die Tatsache, dass durch den Rückfluss von Kraftstoff, aus dem durch die Nähe zum Motor erwärmten Kraftstoffeinspritzsystem in den Tank, es zu einer Erwärmung des Tankinhaltes und damit zur Entstehung von Kraftstoffdämpfen führt. Da diese Dämpfe gesundheitsschädlich sind, dürfen sie jedoch nicht in die Umgebung gelangen. Entsprechend sind sogenannte Verdampfungskontrollsysteme notwendig, die umso aufwändiger werden, je stärker sich der Kraftstoff im Tank erwärmt.
Bei Kraftstoffversorgungssystemen jüngerer Bauart ist die Kraftstoffpumpe meist innerhalb des Kraftstofftanks angeordnet. Der Kraftstoffdruckregler befindet sich ebenfalls im Tank, in Strömungsrichtung gesehen hinter der Kraftstoffpumpe. Überschüssiger, vom Motor nicht abgenommener Kraftstoff wird entsprechend im Tank umgepumpt. Es führt nur eine Vorlauf-Kraftstoffleitung zum Motor. Im Gegensatz zu den oben beschriebenen älteren Systemen mit einer Rücklaufleitung fließt entsprechend kein im Motorraum erwärmter Kraftstoff zum Tank zurück. Allerdings kann in dem Kraftstoffeinspritzsystem enthaltene Luft nicht mehr in den Tank entweichen, die Entlüftung ist nur über die Kraftstoffeinspritzventile möglich.
Als alternatives Verfahren ist es bekannt, an der Kraftstoffverteilerleiste ein sogenanntes Serviceventil vor zusehen, das von einem Techniker zeitweilig geöffnet werden kann, um das Entweichen von Luft zu ermöglichen, oder den Kraftstoffdruck zu überprüfen.
Die aus dem Serviceventil entweichende Luft ist mit Kraftstoffdämpfen gesättigt. Wenn sie in geschlossenen Räumen in größeren Mengen freigesetzt wird, so ist dies für dort arbeitende Personen gesundheitsschädlich und führt außerdem zu Explosionsgefahr. Bei Fehlbedienungen können größere Mengen an Kraftstoff austreten.
Neu hergestellte Verbrennungsmotoren müssen zu irgendeinem Zeitpunkt auf ihre Funktionsfähigkeit überprüft und in Betrieb genommen werden, dies ist unmittelbar nach ihrer Fertigstellung im Motorenwerk unkritisch, weil dann nur die Kraftstoffverteilerleiste und die Einspritzventile befüllt werden müssen. Nach dem Einbau der Motoren in Kraftfahrzeuge sind jedoch die Kraftstoffpumpe, eventuell mehrere Kraftstofffilter, die Leitungen innerhalb des Kraftstofftanks, die Kraftstoffleitung zur Kraftstoffverteilerleiste sowie die Einspritzventile noch unbefüllt. In diesem Fall muss innerhalb von kurzer Zeit und an einem gleichen Ort eine Entlüftung der Kraftstoffsysteme einer Vielzahl von Motoren vorgenommen werden, wobei eine Entlüftung über das Serviceventil zu den oben geschilderten Problemen führt. Unterbleibt die Entlüftung, so ist es zwar bei einem Ottomotor mit Saugrohreinspritzung im Allgemeinen durch ausreichend langes Betätigen des Anlassers möglich, diesen zu starten, doch ist die dafür erforderliche Zeit im Einzelnen kaum vorhersagbar und mit dem Fertigungstakt an einem Band nicht kompatibel, so dass ein Neufahrzeug, wenn der Motorstart nicht innerhalb von wenigen Sekunden gelingt, vom Band geschoben werden muss, um Störungen der Produktion zu vermeiden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zum Entlüften eines Kraftstoffsystems und Starten eines Ottomotors mit Saugrohreinspritzung sowie ein zur Durchführung des Verfahrens geeignetes Motorsteuergerät anzugeben, bei dem sich die Anspringzeit eines Motors in dem Fall, dass sich Luft in dem Kraftstoffeinspritzsystem befindet, auf ein mit der Serienfertigung kompatibles Maß, im bevorzugten Fall beispielsweise ≤ 10 Sekunden, reduzieren, lässt.
Die Aufgabe wird zum einen gelöst durch ein Verfahren zum Entlüften eines Kraftstoffsystems sowie zum Starten eines Verbrennungsmotors, vorzugsweise ein Verfahren zum Erststart eines Verbrennungsmotors im Fahrzeug, mit den Merkmalen des Anspruches 1.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Ottomotors mit Saugrohreinspritzung, mit einer zu entlüftenden Kraftstoffversorgungsleitung, umfasst

– in einem ersten Schritt eine Primärentlüftungsoperation, die beim Einschalten der Zündung die Kraftstoffpumpe und mindestens ein Einspritzventil zwecks Entlüftung aktiviert, und
– in einem zweiten Schritt, umfassend eine Sekundärentlüftungsoperation, für mindestens ein Einspritzventil (2) die Ansteuerung für den Einspritzzyklus so verlängert wird, dass sobald flüssiger Kraftstoff ins Einspritzventil (2) eintritt, sich in dem jeweiligen Zylinder ein möglichst fettes, aber noch sicher zündfähiges, Luft/Kraftstoff-Gemisch, ein überfettetes Luft/Kraftstoff-Gemisch mit Verrußung oder ein gerade noch zündfähiges Luft/Kraftstoff-Gemisch einstellt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird beispielsweise nur durchgeführt, wenn eine Kommunikation zwischen dem Motorund einem oder mehreren Fahrzeug-Steuergeräten stattfindet und/oder die Wegfahrsperre im Motorsteuergerät sowie der Zugriffsicherheitscode des Motorsteuergeräts noch nicht aktiviert worden ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass das erfindungsgemäße Verfahren, einerseits solange der Motor noch nicht im Fahrzeug verbaut wurde oder andererseits im Normalbetrieb beim Kunden, nicht aktivierbar ist.
Während üblicherweise beim Anlassen des Motors mit einem zu entlüftenden Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere beim Erststart, die Ansteuerung der Kraftstoffeinspritzventile vor, während und direkt nach dem Motorstart nicht verändert wird, erfolgt beim erfindungsgemäßen Verfahren im ersten Schritt, nachfolgend auch als „Primär-Entlüftungsverfahren" bezeichnet, beim Einschalten der Zündung eine Aktivierung der Kraftstoffpumpe sowie nach einer kurzen Wartezeit eine Ansteuerung mindestens eines Einspritzventils zur Entlüftung für eine vorgegebene Zeitdauer. Bei seitlicher Kraftstoffzufuhr in die Kraftstoffverteilerleiste oder mehreren sequentiell versorgten Kraftstoffverteilerleisten kann eine selektive und/oder sequentielle Ansteuerung der Einspritzventile zur Entlüftung des Kraftstoffsystems vorteilhaft sein. Diese Primär-Entlüftung, d.h. der erste Schritt, kann beim erstmaligen Einschalten der Zündung beginnen, besonders bevorzugt nach etwa 10 bis 20 Sekunden Betrieb der Kraftstoffpumpe, und kann pro Einspritzventil jeweils maximal 30 Sekunden, vorzugsweise > 0 Sekunden und ≤ 20 Sekunden, bevorzugt ≤ 15 Sekunden, weiter bevorzugt ≤ 10 Sekunden, bevorzugter ≤ 6 Sekunden und besonders bevorzugt von ≥ 2 Sekunden und ≤ 5 Sekunden ausmachen.
Die Kraftstoffpumpe kann vor der Primär-Entlüftung, d.h. vor dem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, vorzugsweise > 0 Sekunden und ≤ 60 Sekunden, bevorzugt ≤ 50 Sekunden, weiter bevorzugt ≤ 40 Sekunden, bevorzugter ≤ 30 Sekunden und besonders bevorzugt von ≤ 10 Sekunden und ≤ 20 Sekunden betrieben werden.
Bei der anschließenden Sekundär-Entlüftungsmaßnahme wird während des Anlassvorgangs der Brennkraftmaschine, d.h. im zweiten Schritt, die Öffnungsdauer der Kraftstoffeinspritzventile so verlängert, dass sich bei einem entlüfteten Kraftstoffsystem ein möglichst fettes aber noch sicher zündfähiges Luft/Kraftstoff-Gemisch einstellt.
Möglichst fettes Gemisch im Sinne dieser Erfindung bedeutet beispielsweise, dass das Luft/Kraftstoff-Gemisch beim Anlassen eines Motors mit einem entlüfteten Kraftstoffsystem gerade noch keine schädliche Verrußung der Zündkerzen verursacht. Denkbar ist aber auch, dass das Luft/Kraftstoff-Gemisch für mindestens einen Zylinder so fett eingestellt ist, dass sogar Verrußungen und/oder eine flüssige Kraftstoff-Benetzung (nasse Zündkerze) der Zündkerze auftritt, wobei dies weniger wünschenswert ist.
Erfindungsgemäß kann auch ein gerade noch zündfähiges, fettes Luft/Kraftstoff-Gemisch verwendet werden.
Sobald die ersten Verbrennungen eintreten, wird die verlängerte Ansteuerung der Einspritzventile auf den entsprechenden Wert des normalen Betriebsmodus, nachfolgend auch als „Normalbetriebsmodus" bezeichnet, zurückgeführt. Unter „Normalbetriebsmodus" versteht man den Betriebszustandsmodus mit dem eine Brennkraftmaschine im Fahrzeug mit einem entlüfteten Kraftstoffsystem betrieben wird.
Die Kraftstoffeinspritzmenge während des Anlassvorganges, insbesondere Erststart, kann bevorzugt so gesteuert werden, dass das entsprechende zündfähige fette Luft/Kraftstoff-Gemisch eines entlüfteten Kraftstoffsystems für mindestens einen Zylinder im Bereich λ von > 0 und < 1, insbesondere λ von 0,2 bis 0,8, vorzugsweise im Bereich λ von 0,4 bis 0,7, bevorzugt im Bereich λ von 0,50 bis 0,65 und besonders bevorzugt im Bereich λ von 0,55 bis 0,60 eingestellt wird.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass das zündfähige Luft/Kraftstoff-Gemisch für die Zylinder jeweils selektiv, d.h. unabhängig voneinander eingestellt werden kann.
Wenn eine Entlüftungsoperation durchgeführt wird, ohne erforderlich zu sein, gelangt eine unerwünscht große Menge an Kraftstoff in den Motor. Eine Entlüftungsoperation darf daher nur durchgeführt werden, wenn tatsächlich Luft in dem Kraftstoffeinspritzsystem vorhanden ist. Um das Vorhandensein von Luft bzw. Kraftstoff in dem Kraftstoffeinspritzsystem zu beurteilen, müssen Abbruchkriterien für die Primär- und Sekundär-Entlüftungsoperationen definiert werden.
Die Bedingungen zum Abbrechen der Entlüftungsoperationen können für alle Einspritzventile oder für jedes Einspritzventil selektiv abgebrochen oder verändert werden, wenn:

– eine vorgegebene Anzahl von Zündung-„Ein"-Phasen und/oder Anlassvorgängen, überschritten wird; und/oder
– eine vorgegebene Zündungs-„Ein"-Zeitdauer und/oder Anlass-Zeitdauer überschritten wird; und/oder
– in einem oder mehreren Zylindern eine vorgegebene Anzahl an Verbrennungen überschritten wird; und/oder
– eine vorgegebene Motordrehzahl während einer vorgegebenen Anzahl von Motorumdrehungen überschritten wird; und/oder
– die vorgegebene maximale, akkumulierte Öffnungsdauer der Kraftstoffeinspritzventile überschritten wird.

An dieser Stelle ist hervorzuheben, dass das Auftreten von Verbrennungen ein Abbruchkriterium sein kann, es ist aber auch möglich, wie beispielsweise im Flussdiagramm angegeben (siehe 2), dass bei der Detektierung von Verbrennungen eine Reduzierung der Ansteuerzeiten der Anspritzventile erfolgt bzw. durchgeführt wird.
Die vorgegebene akkumulierte Anlasser-Betätigungs-Zeitdauer kann > 0 und ≤ 100 Sekunden, bevorzugt ≤ 60 Sekunden, weiter bevorzugt ≤ 40 Sekunden und besonders bevorzugt und ≤ 20 Sekunden ausmachen.
Der zweite Schritt, d.h. die Sekundär-Entlüftungsoperation, wird beispielsweise für mindestens einen Zylinder, vorzugsweise alle Zylinder, abgebrochen, wenn die akkumulierte Einspritzzeit pro Kraftstoff-Einspritzdüse des jeweiligen Zylinders einen vorgegebenen Maximalwert erreicht hat, wobei der Maximalwert vorzugsweise > 0 Sekunden und ≤ 100 Sekunden, vorzugsweise ≤ 30 Sekunden, bevorzugt ≤ 20 Sekunden, weiter bevorzugt ≤ 15 Sekunden, bevorzugter ≤ 10 Sekunden und besonders bevorzugt ≤ 5 Sekunden ausmachen kann.
Die Sekundär-Entlüftung kann nach wenigstens 20 Zylinderzündungen, vorzugsweise nach > 1 und ≤ 10 Zylinderzün dungen, bevorzugt ≤ 5 Zylinderzündungen und am meisten bevorzugt 1 bis 2 Zylinderzündungen je Zylinder abgebrochen werden, wobei der Abbruch der Sekundär-Entlüftung für die Zylinder gleichzeitig, selektiv oder sequentiell stattfinden kann. Im Flussdiagramm (2) wird dies im Rahmen der Rücknahme der Anfettung durchgeführt.
Falls die Abbruchkriterien während der Primär-Entlüftungsoperation eintreten, wird diese sofort abgebrochen. Falls während der Sekundär-Entlüftungsoperation Abbruchkriterien erfüllt werden, wird die zusätzliche Öffnungsdauer der Kraftstoffeinspritzventile selektiv so gesteuert, dass die Verlängerung der Ansteuerzeiten der Einspritzventile schrittweise oder sofort auf den entsprechenden Wert des Normalbetriebes reduziert wird.
Die vorgegebene Anzahl von Zündungs-„Ein"-Phasen kann > 0 und ≤ 100, vorzugsweise ≤ 50, und am meisten bevorzugt > 10 und ≤ 20, ausmachen, die vorgegebene Anzahl von Anlassvorgängen kann > 0 und < 10, am meisten bevorzugt > 2 und < 5 betragen.
Die Zündungs-„Ein"-Phasen und/oder Anlassvorgänge können beispielsweise mittels einer Zündungs- oder Anlass-„Ein"-Zähler – Vorrichtung gezählt werden.
Die vorgegebene Drehzahlschwelle und der zugehörige Durchlaufumdrehungszähler können beispielsweise bei 2000 U/min, 25 Umdrehungen liegen, bevorzugt bei 1500/min, 10 Umdrehungen und am meisten bevorzugt bei 1200 U/min und 5 Umdrehungen liegen.
Die akkumulierte Ansteuerdauer der Einspritzventile aus dem Sekundär-Entlüftungsverfahren kann beispielsweise pro Einspritzventil zwischen 0 und 100 Sekunden liegen, besonders bevorzugt zwischen 2 und 10 Sekunden.
Die Bedingungen der Entlüftungsoperationen können mittels eines Motorsteuergeräts gesteuert werden.
Ein Motorsteuergerät ist erfindungsgemäß ausgelegt, die Kraftstoff-Einspritzmenge bzw. Einspritzdauer pro Zylinder-Arbeitsspiel, bzw. Öffnungs- und Schließzeitpunkte wenigstens eines Einspritzventils eines Verbrennungsmotors gemäß dem oben beschriebenen Verfahren zu steuern.
Ein solches Motorsteuergerät kann gegebenenfalls auch durch eine externe Eingabe von einem Normalbetriebsmodus in einen Entlüftungsmodus umschaltbar sein.
Besonders bevorzugt ist, dass das Motorsteuergerät automatisch, d.h. ohne eine externe Eingabe, von einem Normalbetriebsmodus in den Primär- und/oder Sekundär-Entlüftungsmodus umschaltet. An Hand der beschriebenen Abbruchkriterien kann das Motorsteuergerät automatisch von einem Entlüftungsmodus in einen Normalbetriebsmodus umschalten.
Bei Abbruch des zweiten Schrittes bzw. der Sekundär-Entlüftungsoperation, beispielsweise infolge von einer sich einstellenden hohen Motordrehzahl, kann der Multiplikator für Delta-λ zur Reduzierung der Gemischanfettung für die jeweiligen Zylinder im Bereich von ≥ 1 % und ≤ 100 %, vorzugsweise im Bereich von ≥ 5% und ≤ 20 % und bevorzugt im Bereich von ≥ 10 % und ≤ 20 % pro Einspritzzyklus eingestellt werden.
Ein weiterer Gegenstand des erfindungsgemäßen Verfahrens betrifft die Erkennung der Notwendigkeit zur Durchführung der Entlüftungsoperationen zur Verbesserung des Erststarts eines Verbrennungsmotors. Eindeutige Kriterien für die Notwendigkeit sind:

– Das Motorsteuergerät kommuniziert mit mindestens einem anderen Fahrzeug-Steuergerät, das beispielsweise bei einem Prüflauf auf einem Motorprüfstand nicht vorhanden ist; und/oder
– die Wegfahrsperre ist noch nicht aktiviert, entsprechend ist gewährleistet, dass Motor und Fahrzeug die Fahrzeugproduktionseinrichtungen noch nicht verlassen haben; und/oder
– eine Kühlmitteltemperatur und Ansauglufttemperatur im Bereich von ≥ 10° C und ≤ 35° C vorliegt, um beispielsweise die Gefahr einer ungewollten Aktivierung zu vermindern.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sollte vorzugsweise im Temperaturbereich, d.h. insbesondere Kühlmittel- und Ansauglufttemperatur, von 10°C bis 35°C gearbeitet werden.
Man kann die Kraftstoffpumpe und die Einspritzventile aller Zylinder gleichzeitig oder die Einspritzventile zeitverzögert beim erstmaligen Einschalten der Zündung aktivieren, unabhängig davon, ob der Anlasser betätigt wird oder nicht. Dieser Primär- Entlüftungs-Algorithmus dient dazu, einen großen Teil des Kraftstoffsystems mit maximaler Geschwindigkeit zu entlüften. Falls das Volumen der Kraftstoffzuleitung bestehend aus Kraftstoffgrobfilter, Kraftstoffpumpe, Kraftstofffeinfilter, Kraftstoffleitungen, Kraftstoffverteilerleiste und Ein spritzventilen beispielsweise 0,5 Liter beträgt, die Kraftstoffpumpe 100 Liter Kraftstoff pro Stunde fördert, wären etwa 18 Sekunden Spülzeit notwendig. Um eine Überfettung oder sogar ein Flüssigkeitsschlag im Motor zu vermeiden, ist es vorteilhaft einen deutlichen Sicherheitsabstand einzuhalten. Ein sequentielles Ansteuern der Einspritzventile, beispielsweise bei einem Vierzylinder-Motor von jeweils 3 Sekunden erweist sich hier als vorteilhaft. Falls der Anlasser in dieser Phase betätigt wird, kann beispielsweise anhand des Drehzahlverlaufes abgefragt werden, ob Verbrennungen auftreten. Falls ja, wird diese Erstspülung bzw. Startphase abgebrochen.
Erststart im Fahrzeug im Sinne dieser Erfindung wird über bestimmte Kriterien definiert, beispielsweise dass eine akkumulierte Gesamteinspritzzeit der Einspritzventile des Motors im Fahrzeug noch nicht überschritten wurde, eine applizierbare Anzahl von Zündungs-„Ein"-Phasen/Anlassvorgängen nicht überschritten wurde und/oder dass die Wegfahrsperre, auch als „Immobiliser" bezeichnet, noch nicht aktiv ist. Die Aktivierung der Wegfahrsperre erfolgt üblicherweise erst nach positiver Funktionsprüfung des Fahrzeuges. Anstelle aktiver Wegfahrsperre sind auch andere Abbruchkriterien wie die Kommunikation der Motorsteuerung mit anderen Steuergeräten im Fahrzeug nutzbar.
Die Kriterien können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders bevorzugt über ein Motorsteuergerät ermittelt und geregelt werden.
Fettgrenze bedeutet, das Gemisch für den Anlassvorgang so weit anzufetten, dass gerade noch keine Verrußung der Zündkerzen auftritt. Damit wird sichergestellt, dass bei einem eventuell schon „entlüfteten" Kraftstoffsystem die Zünd kerzen nicht versehentlich „nass" werden und keine Gemisch-Zündung und damit kein Start möglich ist. Infolge der o.g. Einschränkungen ist diese Verlängerung der Einspritzzeit beim Anlassvorgang beispielsweise bei Erststarts am Bandende aktiv. In diesem Fall des Erststarts am Bandende kann man, um den Spülvorgang zu beschleunigen, die Ansteuerzeit der Einspritzventile verlängern. Während des Anlassvorganges kann ebenfalls anhand des Drehzahlverlaufes abgefragt werden, ob Verbrennungen auftreten. Falls ja, wird die zusätzliche Gemischanfettung zum entsprechenden Zylinder über die folgenden Motorumdrehungen reduziert. Die Einspritzzeit kann für jeden Zylinder akkumuliert und auf einen Maximalwert begrenzt werden.
Falls einmalig eine vorgegebene Motordrehzahl überschritten wird, kann der Entlüftungsalgorithmus für den weiteren Fahrzeugbetrieb gesperrt werden.
Da der Anlasser üblicherweise nicht direkt über das Zündschloss sondern von einem Motorsteuergerät betätigt wird, bietet es sich an dessen „Sicherheitsschaltung", z.B. Abwurf nach 10 s Betätigung und Abwurf bei einer Motordrehzahl über 500/min zu umgehen (siehe 2, Flowchart).
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm der Kraftstoffversorgung eines Verbrennungsmotors, an der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird;
2 ein Flussdiagramm eines von dem Steuergerät aus 1 gesteuerten Entlüftungsverfahrens;
1 ist eine Prinzipskizze für ein rücklaufloses Kraftstoffversorgungssystem für einen Ottomotor mit Saugrohreinspritzung, an dem das erfindungsgemäße Verfahren ausführbar ist. An eine Kraftstoffverteilerleiste 1 ist eine Anzahl von Einspritzventilen 2 angeschlossen, die vorgesehen sind, um unter der Steuerung eines Motorsteuergerätes 3 eine ausreichende Kraftstoffmenge, für den Erstart beispielsweise auf die Fettgrenze ausgelegt, in das Saugrohr eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors einzuspritzen.
Die Kraftstoffpumpe 4 saugt in einem nicht dargestellten Tank Kraftstoff an und fördert ihn durch einen Druckregler 6 mit dem sich entsprechend einstellenden Systemdruck durch die Kraftstoffleitung 5 durch die Kraftstoffverteilerleiste 1 in die Einspritzventile 2.
2 zeigt ein Flussdiagramm einer ersten, einfachen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erststarten eines Verbrennungsmotors mit einer Kraftstoffverteilerleiste 1, das mittels eines elektronischen Motorsteuergeräts 3 durchgeführt wird.
Das im Flussdiagramm 2 beschriebene Verfahren wird bei einer Kühlmitteltemperatur und einer Ansauglufttemperatur von ≥ 10° C und ≤ 35° C durchgeführt.
Beim Start des Verfahrens, d.h. im Schritt S1, erfolgt die Überprüfung, ob die Funktion noch aktivierbar ist, wenn „nein" dann erfolgt der Abbruch des Verfahrens „Ende", wenn ja, dann erfolgt automatisch S2, d.h. sobald S1 „ja" ist, erfolgt automatisch der Befehl zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Schritt S2 wird eingeleitet. Wenn die Funktion von „außen" gestartet wird, im Flussdiagramm nicht gezeigt, kann man auf die Schritte S2 und S3 verzichten.
Im Schritt S2 wird abgefragt, ob eine Kommunikation zwischen dem Motorsteuergerät und einem anderen Steuergerät 3 des Kraftfahrzeuges besteht. Wenn mittels der Abfrage des Motorsteuergeräts 3 im Schritt S2 festgestellt wird, dass die Kommunikation noch nicht hergestellt ist, wird der Befehl „Ende" für diesen Durchlauf gegeben. Wenn dagegen im Schritt S2 festgestellt wird, dass die Kommunikation zwischen dem Motorsteuergerät und einem Steuergerät des Kraftfahrzeuges hergestellt ist, d.h. – „Ja" -, werden im Schritt S3 vom Motorsteuergerät 3 abgefragt, ob die Wegfahrsperre und der Zugriffscode des Motorsteuergeräts 3 bereits aktiviert worden sind. Im Falle, dass eine Aktivierung der Wegfahrsperre bereits erfolgt ist, wird das erfindungsgemäße Startverfahren gemäß Schritt S4 für den Erststart des Kraftfahrzeuges abgebrochen. In dem Fall, bei dem noch keine Aktivierung der Wegfahrsperre erfolgt ist, d.h. – „Nein" -, wird im Schritt S5 der Zündung-„Ein"-Zähler aktiviert. Sein Initialwert beträgt 1, bei jedem Wechsel von Zündung „Aus" auf Zündung „Ein" wird sein Wert um 1 erhöht, gemäß Zündung-„Ein"-Zähler = Zündung-„Ein"-Zähler+l. Der Wertebereich für Zündung-„Ein"-Zähler kann einen Wert von 1 bis 100 aufweisen. Im Schritt S6 wird abgefragt, ob der Zündung-„Ein"-Zähler den Wert 1 hat. Wenn das Ergebnis der Prüfung der Zustand „Nein" ist, dann wird im Schritt S12 der Anlasser-Abwurf nicht zugelassen.
Im Schritt S8 wird danach abgefragt, ob der Zündung-„Ein"-Zähler > Zündung-„Ein"-Zähler-Maximalwert ist. Wenn der Zündung-„Ein"-Zähler > Zündung-„Ein"-Zähler-Max ist wird die Funktion abgebrochen und nicht mehr aktiviert. Erfindungsgemäß kann der Wert für Zündung-„Ein"-Zähler-Max auf bis zu 100 gesetzt werden, bevorzugt >= 10 und <= 20. Dieses Abbruchkriterium ist notwendig, da viele Motorsteuerungen beim Einschalten der Zündung über einen Vorlauf der Kraftstoffpumpe verfügen. Der entsprechende mehrfache Druckaufbau im Kraftstoffsystem kann aufgrund der geringen Undichtigkeit von Einspritzventilen gegenüber Gasen beim Einschalten der Zündung ebenfalls zur einer Entlüftung führen.
Für den Fall, dass der Zündung-„Ein"-Zähler im Schritt S6 auf „1" steht, wird im Schritt S10 abgefragt, ob bereits die Primärentlüftung beendet worden ist. Wenn sie noch nicht beendet wurde, wird im Schritt S9 die Anlasserfunktion optional unterdrückt, d.h. nicht zugelassen. Die Funktion im Schritt S9, dass der Anlasser nicht zugelassen wird ist nur eine von mehreren möglichen Optionen. Es ist beispielsweise auch möglich, dass eine Primärentlüftung auch bei aktiviertem Anlasser durchgeführt werden kann.
Im Schritt S11 wird die Primärentlüftung durchgeführt, beispielsweise durch einschalten der Kraftstoffpumpe und zeitverzögertes öffnen mindestens einer Einspritzdüse. Diese Funktion ist bevorzugt so eingerichtet, dass diese bei Erststart nur einmal aktivierbar ist. Nach einer erfolgten Entlüftung von im Bereich > 0 Sekunden und ≤ 60 Sekunden, vorzugsweise von 2 Sekunden bis ≤ 5 Sekunden pro Einspritzventil, wird die Erststartfunktion auf den Zustand S1 zurückgesetzt. Gegebenenfalls werden die Einspritzdüsen gleichzei tig oder selektiv für die Zylinder zwecks Entlüftung geöffnet.
Falls der Anlasser betätigt wird und die Motorsteuerung eine Motordrehzahl > 0/min erkennt, beginnt im Schritt S14 die Sekundärentlüftung. Die Ansteuerung mindestens eines Einspritzventils wird so verlängert, dass sich bei einem entlüfteten Kraftstoffsystem ein sicher zündfähiges, angefettetes Luft/Kraftstoff-Gemischeinstellt. Die Anfettung des Startgemisches erfolgt durch einen eventuell zylinderselektiven negativen λ-Differenzwert gegenüber der normalen Startgemischberechnung, wobei Delta-λ im Bereich von 0 bis 1 liegt.
Im Schritt S15 wird die zylinderspezifische Ansteuerung der Einspritzventile akkumuliert.
Im Schritt S16 wird abgefragt, ob eine Verbrennung für einen oder mehrere Zylinder, beispielsweise ermittelt über den Verlauf der Motordrehzahl, erfolgt ist. Für den Fall, dass noch keine Verbrennung in den Zylindern erfolgte, wird die Funktion S17 nicht angesteuert. Sobald eine Verbrennung in einem oder mehreren Zylindern stattfindet, d.h. Funktion -„Ja" – erfolgt ein Ausblenden des λ-Differenzwertes des brennenden Zylinders, beispielsweise gemäß der Formel Δλ_n = Δλ_n_₁ × Multiplikator, wobei der Multiplikator im Bereich von ≥ 0 bis ≤ 1 liegt.
Im Schritt S18 wird abgefragt, ob die Drehzahl > ist als die Durchlaufdrehzahlschwelle, wobei die Durchlaufdrehzahlschwelle auf > 0/min bis ≤ 2000/min, vorzugsweise auf 1200/min gesetzt wird. Sobald die Drehzahl > ist als die Durchlaufdrehzahlschwelle wird im Schritt S19 abgefragt ob der Durchlaufumdrehungs-Zähler > ist als das Durchlaufumdrehungs-Zähler-Maximum, wobei das Durchlaufumdrehungs-Zähler-Maximum > 0 bis ≤ 255 und bevorzugt 5 Umdrehungen ausmacht. Wenn der Durchlaufumdrehungs-Zähler nicht > ist als der Durchlaufumdrehungs-Zähler-Maximum, wird die Routine im Schritt S20 fortgesetzt. Wenn der Durchlaufumdrehungs-Zähler > ist als das Durchlaufumdrehungs-Zähler-Maximum, dann wird die Sekundär-Entlüftungsphase abgebrochen und die Erststartfunktion ist nicht mehr aktivierbar.
Im Schritt 20 wird abgefragt, ob die akkumulierte Ansteuerzeit der Einspritzdüse_i > ist als der vorgegebene Maximalwert. Der Wert für die Begrenzung der akkumulierten Einspritzzeit kann auf > 0 ms und ≤ 100.000 ms, vorzugsweise auf ≥ 2000 ms und ≤ 10000 ms festgelegt werden. Wenn die akkumulierte Einspritzzeit der Einspritzdüse_i > ist als die vorgegebene Begrenzung wird die Sekundär-Entlüftungsphase abgebrochen und die Erststartfunktion ist nicht mehr aktivierbar.
Alternativ oder ergänzend, könnte man als Abbruchkriterium im Flussdiagramm gemäß 2 auch die Zündung-„Ein"-Dauer bzw. Dauer der Aktivierung der Kraftstoffpumpe oder die Anzahl bzw. Dauer der Anlasser-Aktivierungen aufnehmen.
Das Flussdiagramm (2), wie oben dargestellt, beschreibt den vollständig automatischen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne einen manuellen Eingriff von außen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das erfindungsgemäße Verfahren auch manuell aktiviert und automatisch deaktiviert werden.
Das Verfahren ist auf beliebige Typen von Ottomotoren mit Saugrohreinspritzung anwendbar.

1: Kraftstoffverteilerleiste
2: Einspritzventil
3: Motorsteuergerät
4: Kraftstoffpumpe
5: Kraftstoffleistung
6: Druckregler

Claims

Verfahren zum Starten, vorzugsweise Erststart, eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Ottomotors mit Saugrohreinspritzung in einem Fahrzeug mit einem zu entlüftenden Kraftstoffversorgungssystem (1, 2, 4, 5, 6), indem – in einem ersten Schritt, umfassend eine Primärentlüftungsoperation, beim Einschalten der Zündung die Kraftstoffpumpe (4) und mindestens ein Einspritzventil (2) gleichzeitig oder sequentiell zwecks Entlüftung aktiviert werden, und – in einem zweiten Schritt, umfassend eine Sekundärentlüftungsoperation, für mindestens ein Einspritzventil (2) die Ansteuerung für den Einspritzzyklus so verlängert wird, dass sobald flüssiger Kraftstoff ins Einspritzventil (2) eintritt, sich in dem jeweiligen Zylinder ein möglichst fettes, aber noch sicher zündfähiges, Luft/Kraftstoff-Gemisch, ein überfettetes Luft/Kraftstoff-Gemisch mit Verrußung oder ein gerade noch zündfähiges Luft/Kraftstoff-Gemisch einstellt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nur durchgeführt wird, wenn eine Kommunikation zwischen Motor- (3) und Fahrzeug-Steuergerät/en stattfindet und/oder die Wegfahrsperre im Motorsteuergerät (3) sowie der Zugriffsicherheitscode des Motorsteuergeräts (3) noch nicht aktiviert worden ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffpumpe (4) vor dem ersten Schritt des Verfahrens, vorzugsweise > 0 Sekunden und ≤ 60 Se kunden, bevorzugt ≤ 50 Sekunden, weiter bevorzugt ≤ 40 Sekunden, bevorzugter ≤ 30 Sekunden und besonders bevorzugt von ≥ 10 Sekunden und ≤ 20 Sekunden, betrieben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mittels mindestens eines Einspritzventils (2) eingespritzte zündfähige Luft/Kraftstoff-Gemisch eines entlüfteten Kraftstoffsystems für den entsprechenden Zylinder im Bereich λ von > 0 und < 1, insbesondere λ von 0,2 bis 0,8, vorzugsweise im Bereich λ von 0,4 bis 0,7, bevorzugt im Bereich λ von 0,50 bis 0,65 und besonders bevorzugt im Bereich λ von 0,55 bis 0,60 eingestellt wird, wobei das zündfähige Luft/Kraftstoff-Gemisch besonders bevorzugt auf die Fettgrenze eingestellt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingungen der Entlüftungsoperation für alle Einspritzventile (2) oder für jedes Einspritzventil (2) selektiv abgebrochen oder verändert werden, wenn: – eine vorgegebene Anzahl von Zündung-„Ein"-Phasen und/oder Anlassvorgängen, überschritten wird; und/oder – eine vorgegebene Zündungs-„Ein"-Zeitdauer oder Aktivierungsdauer der Kraftstoffpumpe und/oder Anlass-Zeitdauer überschritten wird; und/oder – in einem oder mehreren Zylindern eine vorgegebene Anzahl an Verbrennungen überschritten wird; und/oder – eine vorgegebene Motordrehzahl während einer vorgegebenen Anzahl von Motorumdrehungen überschritten wird; und/oder – die vorgegebene maximale, akkumulierte Öffnungsdauer der Kraftstoffeinspritzventile (2) überschritten wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärentlüftungsoperation des ersten Schritts pro Einspritzventil (2) maximal 30 Sekunden, vorzugsweise > 0 Sekunden und ≤ 20 Sekunden, bevorzugt ≤ 15 Sekunden, weiter bevorzugt ≤ 10 Sekunden, bevorzugter ≤ 6 Sekunden und besonders bevorzugt von ≥ 2 Sekunden und ≤ 5 Sekunden ausmacht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundär-Entlüftungsoperation, für mindestens einen Zylinder, vorzugsweise alle Zylinder, abgebrochen wird, wenn die akkumulierte Einspritzzeit der Kraftstoff-Einspritzdüse des jeweiligen Zylinders einen vorgegebenen Maximalwert erreicht hat, wobei der Maximalwert vorzugsweise > 0 Sekunden und ≤ 100 Sekunden, bevorzugt ≤ 30 Sekunden, noch bevorzugt ≤ 20 Sekunden, weiter bevorzugt ≤ 15 Sekunden und besonders bevorzugt > 2 und < 10 Sekunden ausmacht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nach wenigsten 20 Zylinderzündungen, vorzugsweise nach > 1 und ≤ 10 Zylinderzündungen, bevorzugt ≤ 5 Zylinderzündungen und am meisten bevorzugt nach 1 bis 2 Zylinderzündungen je Zylinder abgebrochen wird, wobei der Abbruch für die Zylinder gleichzeitig, selektiv oder sequentiell erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Anzahl von Zündungs-„Ein"-Phasen am meisten bevorzugt ≥ 10 und ≤ 20, ausmacht und/oder die Anzahl von Anlassvorgängen am meisten bevorzugt ≥ 3 und ≤ 5, ausmacht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene akkumulierte Anlasser-Betätigungs-Zeitdauer > 0 und ≤ 100 Sekunden, bevorzugt ≤ 60 Sekunden, weiter bevorzugt ≤ 40 Sekunden und besonders bevorzugt und ≤ 20 Sekunden ausmacht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mittels Motorsteuergerät (3) gesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Abbruch des Verfahrens die Kraftstoffeinspritzmenge für die Zylinder oder für jeden Zylinder selektiv auf Normalbetriebsmodus umgeschaltet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerung der Ansteuerung mindestens eines Einspritzventils in Abhängigkeit der Motordrehzahl reduziert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsoperationen bei einer Kühlmitteltemperatur und/oder Ansauglufttemperatur im Bereich von ≥ 10° C und ≤ 35° C durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren a) ohne einen manuellen Eingriff von außen durchgeführt wird; oder b) manuell aktiviert und automatisch deaktiviert wird; oder c) manuell aktiviert und manuell deaktiviert wird.
Motorsteuergerät (3) zum Steuern des Öffnens und Schließen wenigstens eines Einspritzventils (2) eines Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, dass es eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
Motorsteuergerät (3) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass es durch eine externe Eingabe von einem Normalbetriebsmodus in einen Entlüftungsmodus umschaltbar ist, in welchem es die Startphase nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchführt.
Motorsteuergerät (3) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass es selbsttätig in den Normalbetriebsmodus zurückkehrt, wenn es wenigstens eine Abbruchbedingung nach Anspruch 6 erfasst.