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Die
Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zur
Steuerung einer Brennkraftmaschine nach der Gattung der Hauptanspruche.
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Aus
der
DE 195 482 78 ist
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
bekannt, bei dem mit Hilfe einer Kraftstoffpumpe aus einem Kraftstoffbehälter Kraftstoff
gefördert
wird. Dieser wird von einer Hochdruckpumpe in einen Hochdruckbereich
und von dort den einzelnen Einspritzventilen zugeführt. Des
Weiteren ist ein Druckregelventil vorgesehen, mit dessen Hilfe der Druck
im Hochdruckbereich regelbar ist. Die Hochdruckpumpe beinhaltet
häufig
eine so genannte Zumesseinheit, mit der die von der Hochdruckpumpe geforderte
Kraftstoffmenge eingestellt werden kann. Ein solches System wird üblicherweise
als Common-Rail-System bezeichnet.
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Bei
Einspritzsystemen mit Piezo-Injektoren, die einen so genannten Koppler
enthalten, ist üblicherweise
noch ein so genanntes Niederdruckrail vorhanden. An diesem Niederdruckrail
sind alle Injektoren angeschlossen, wobei jeweils der Rücklauf der
Injektoren mit dem Niederdruckrail verbunden ist. Üblicherweise
ist das Niederdruckrail über
ein so genanntes Druckhalteventil mit dem Kraftstoffvorratsbehälter bzw.
mit dem Niederdruckbereich verbunden.
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Üblicherweise
wird bei solchen Systemen bei Motorstillstand eine Verbindung zwischen
dem Niederdruckbereich und dem Hochdruckbereich hergestellt. Dies
geschieht in der Regel dadurch, dass das Druckregelventil derart
angesteuert wird, dass es sicher öffnet. Dadurch wird gewährleistet,
dass beim Abstellen der Brennkraftmaschine das Druckregelventil
geöffnet
wird. Treten nun Probleme beim Startvorgang auf, so kann der Fall
eintreten, dass der Startvorgang abgebrochen wird. Üblicherweise
ist vorgesehen, dass nach Überschreiten
einer Starteingriffszeit der Startvorgang abgebrochen wird, wenn bestimmte
Bedingungen, wie beispielsweise das Überschreiten einer Drehzahlschwelle,
nicht erfüllt sind.
Wird in diesem Fall das Druckregelventil stromlos geschaltet, was
zur Folge hat dass dieses öffnet und
die Verbindung zwischen Hochdruckbereich und Niederdruckbereich
freigibt, wird der zu diesem Zeitpunkt bereits aufgebaute Raildruck
wieder abgebaut.
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Dieser
Druckabbau ist in bestimmten Bedingungen nicht gewünscht. Der
abgefallene Raildruck führt
bei einem zweiten Startversuch zu einer verlängerten Startzeit. Möglicherweise
tritt der Fall ein, das auch bei dem zweiten Startversuch ein Start
ebenfalls nicht möglich
ist.
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Dadurch,
dass bei einem abgebrochenen Startvorgang ein Stellelement zur Beeinflussung
des Kraftstoffdrucks im Sinne einer Beibehaltung und/oder einer
Erhöhung
des Drucks angesteuert wird, bis eine weitere Bedingung erfüllt ist,
können die
oben angesprochene Probleme sicher vermieden werden. Insbesondere
ist beim Erststart beim Fahrzeugshersteller bzw. im Service, wenn
das Niederdruckrail und das Hochdruckrail entleert wurden, eine deutlich
verkürzte
Startzeit zu erreichen. Dadurch, dass die entsprechenden Maßnahmen
ergriffen werden, kann der bereits bestehende Kraftstoffdruck für einen
zweiten Startvorgang genutzt werden.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn als weitere Bedingung eine Zeitbedingung überprüft wird.
Das heißt
dass die Ansteuerung für
eine bestimmte Zeitdauer erfolgt. Diese Zeitdauer kann dabei ausgehend von
dem Beginn des Startvorgangs oder vom Zeitpunkt des Abbruchs des
Startvorgangs ermittelt werden.
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Zeichnung
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsform
erläutert.
Es zeigen
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1 ein
Blockdiagramm eines Common-Rail-Systems und
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2 ein
Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorgehensweise.
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In 1 sind
die für
das Verständnis
der Erfindung erforderlichen Bauteile eines Kraftstoffversorgungssystems
einer Brennkraftmaschine mit Hochdruckeinspritzung dargestellt.
Das dargestellte System wird üblicherweise
als Common-Rail-System bezeichnet. Mit 100 ist ein Kraftstoffvorratsbehälter bezeichnet.
Dieser steht über
eine Niederdruckpumpe 110 mit einer Zumesseinheit 120 einer
Hochdruckpumpe 130 in Verbindung. Die Hochdruckpumpe 130 beaufschlagt
einen Hochdruckspeicher 140, der auch als Hochdruckrail
bezeichnet wird, mit Kraftstoff. Von diesem Hochdruckrail gelangt
der Kraftstoff über
Hochdruckleitungen zu den einzelnen Injektoren 141, 142 und 143 der
Brennkraftmaschine. Der Hochdruckspeicher steht ferner mit einem
Raildrucksensor 150 in Verbindung. Des Weiteren stehen
die Injektoren 141, 142 und 143 über sog.
Rücklaufleitungen
mit einem Niederdruckspeicher 145 in Verbindung. Der Niederdruckspeicher 145,
der auch als Niederdruckrail bezeichnet werden kann, steht über ein
Druckhalteventil 170 mit dem Vorratsbehälter 100 oder einem
anderen Teil des Niederdruckbereichs in Verbindung. Vorzugsweise
bilden der Niederdruckspeicher 145 und das Druckhalteventil 170 eine
bauliche. Ferner steht der Hochdruckbereich über eine Druckregelventil 160 mit
dem Niederdruckbereich in Verbindung. Der Vorratsbehälter 100,
die Leitungen zur Hochdruckpumpe und die Leitung zwischen dem Druckregelventil
und dem Vorratsbehälter
werden als Niederdruckbereich bezeichnet. Der Hochdruckspeicher 140,
die Leitungen zwischen Hochdruckpumpe und Hochdruckspeicher 140,
sowie die Leitungen zwischen dem Druckregelventil und dem Raildrucksensor 150 werden
als Hochdruckbereich bezeichnet.
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Aus Übersichtlichkeitsgrunden
sind lediglich drei Injektoren dargestellt. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise
ist auf eine beliebige Anzahl von Injektoren anwendbar.
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Über das
Druckhalteventil 170 gelangt der Kraftstoff wiederum vom
Niederdruckspeicher 145 in den Kraftstoffvorratsbehälter 100.
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Die
Niederdruckpumpe 110 fördert
Kraftstoff zu der Hochdruckpumpe 130. Mittels der Zumesseinheit 120 kann
die Kraftstoffmenge bestimmt werden, die von der Hochdruckpumpe
in den Hochdruckspeicher 140 gefördert wird. Dies bedeutet,
dass mittels der Zu messeinheit 120 der Druck im Hochdruckspeicher
gesteuert werden kann. Der Druck im Hochdruckspeicher wird mittels
des Drucksensors 150 erfasst. Eine Möglichkeit den Druck im Hochdruckbereich
zu beeinflussen ist durch das Druckregelventil 160 gegeben.
Mittels des geöffneten
Druckregelventils 160 kann der Druck verringert und mittels
eines geschlossenen Ventils 160 der Druck erhöht werden.
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Die
Injektoren 141 bis 143 beinhalten bei der Verwendung
eines Piezoaktors einen so genannten Koppler. Dieser gibt bei jeder
Einspritzung etwas Kraftstoff an die Umgebung ab. Nach einer Einspritzung
ist der Koppler wieder mit Kraftstoff zu befüllen. Ein solcher Piezoinjektor
arbeitet wie folgt. Der Piezoaktor beaufschlagt über den oben genannten hydraulischen
Koppler ein Steuerventil. Dieses Steuerventil gibt bei der Ansteuerung
eine Öffnung
frei, über die
Kraftstoff aus einem Steuerraum abfließt. Fällt der Druck in dem Steuerraum
unter einen bestimmten Wert ab, so geht die Ventilnadel des Injektors
in eine solche Position, dass die Einspritzung freigegeben wird.
Der aus dem Steuerraum abfließende
Kraftstoff wird über
die Rücklaufleitungen
dem Niederdruckrail 145 zugeleitet. Bei direkt gesteuerten
Injektoren beaufschlagt der Piezoaktor über den hydraulischen Koppler
die Ventilnadel des Injektors.
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Die
Befüllung
des Kopplers nach jeder Einspritzung erfolgt über die aus dem Steuerraum
abfließende
Kraftstoffmenge. Befindet sich nun im Niederdruckrail bzw. im Bereich
des Kopplers kein Kraftstoff, so ist eine Befüllung des Kopplers nicht möglich. Des
Weiteren ist für
die Befüllung
des Kopplers ein Druck von einigen Bar erforderlich. Um dies zu gewährleisten,
ist das Druckhalteventil vorgesehen, das erst bei Überschreiten
eines entsprechenden Drucks die Verbindung vom Niederdruckrail in
den Niederdruckbereich freigibt. Dadurch ist gewährleistet, dass im laufenden
Betrieb ständig
ausreichend Druck zur Befüllung
des Kopplers bereitsteht.
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In 2 sind
die wesentlichen Elemente der erfindungsgemäßen Vorgehensweise anhand eines Blockdiagramms
dargestellt. Mit 200 ist eine Motorsteuerung bezeichnet.
Diese umfasst unter anderem eine Startvorgabe 201, eine
Zeitvorgabe 202, eine Kennung 203, eine Stromwertvorgabe 204 sowie
einen Druckregler 205. Die Zeitvorgabe 202 beaufschlagt
ein Oder-Gatter 210 mit einem Signal T. Ferner beaufschlagt
die Erkennung 203 das Oder-Gatter mit einem Signal N, die
Druckregelstufe 205 beaufschlagt das Oder-Gatter 210 mit
einem Signal T. Mit dem Ausgangssignal S der Startvorgabe wird der Setzeingang
eines Flipflop 220 beaufschlagt. Der Reset-Eingang der
Flipflop 220 wird mit dem Ausgangssignal des Oder-Gatters 2l0 beaufschlagt.
Das Flipflop 220 beaufschlagt wiederum ein Schaltmittel 230 mit
einem Ansteuersignal. Das Schaltmittel 230 verbindet die
Stromwertvorgabe 204 mit einem Verknüpfungspunkt 240. Am
zweiten Eingang des Verknüpfungspunkte 240 liegt
das Ausgangssignal des Druckreglers 205. Mit dem Ausgangssignal
des Verknüpfungspunktes 240 wird
das Druckregelventil 160 beaufschlagt.
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Die
Startvorgabe 201 stellt ein Signal S bereit, das anzeigt,
dass der Fahrer das Fahrzeug starten will. Bei einer einfachen Ausgestaltung
wird hier lediglich ein Signal eines Zündschlosses weitergeleitet.
Anstelle des Ausgangssignals des Zündschlosses können andere
beliebige Signale, die in der Motorsteuerung vorliegen, die einen
Startwunsch anzeigen, verwendet werden.
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Die
Zeitvorgabe 202 gibt eine Zeit T vor, für die das Druckregelventil 160 nach
Ende des Startvorganges bestromt werden soll. Die Erkennung 203 gibt
ein Signal N vor, das anzeigt, dass die Brennkraftmaschine läuft. Ein
solches Signal liegt beispielsweise vor, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine
größer als
ein Schwellenwert ist. Der Druckregler 205 liefert ein
Signal P, das anzeigt, dass der Druckregler aktiv ist und sich im
Normalbetrieb befindet. Die Stromwertvorgabe 204 gibt einen Stromwert
I vor, mit dem das Druckregelventil nach einem abgebrochenen Start
zu beaufschlagen ist. Ein abgebrochener Startvorgang liegt vor,
wenn der Startvorgang initialisiert wird und nicht mit dem gewünschten
Ziel, dass die Brennkraftmaschine läuft, endet.
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Erkennt
die Startvorgabe 201 einen Startwunsch, so wird ein entsprechendes
Signal S an das Flipflop 220 abgegeben. Dies hat zur Folge,
dass das Flipflop 220 gesetzt wird. Dies wiederum hat zur
Folge, dass der Schalter 230 den Stromwert I an das Druckregelventil über den
Verbindungspunkt 240 weiterleitet. Während des Startvorganges wird
das Druckregelventil über
den Druckregler 200 derart bestromt, dass es in seiner
geschlossenen Stellung verbleibt. Der Verknüpfungspunkt 240 ist
derart ausgebildet, dass entweder das Ausgangssignal des Druckreglers
zum Druckregelventil gelangt oder wenn dort kein Signal vorliegt
das Ausgangssignal des Schaltmittels 230 der Beaufschlagung
des Druckregelventils 160 dient. Liegt ein Eingangssignal des
Oder-Gatters 210 vor, so wird das Flipflop zurückgesetzt
und das Schaltmittel in eine gesperrte Position gebracht.
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Das
Oder Gatter 210 überprüft ob eine
von mehreren Bedingungen vorliegen. Die erste Bedingung sieht vor,
dass die von der Zeitvorgabe 202 vorgegebene Zeit T abgelaufen
ist. Gemäß der zweiten Bedingung
wird überprüft, ob die
Brennkraftmaschine läuft.
Diese Überprüfung erfolgt
durch die Erkennung 203, die hierzu bspw. ein Drehzahlsignal
auswertet und einen laufenden Betrieb der Brennkraftmaschine erkennt,
wenn die Drehzahl einen bestimmten Schwellenwert übersteigt.
Des Weiteren wird als weitere Bedingung überprüft, ob sich der Druckregler 205 im
Regelbetrieb befindet.
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Die
Zeit T wird bei jedem Startversuch neu initialisiert. Das hat zur
Folge, dass nach einem vorliegenden Startwunsch das Druckregelventil
mit einem Strom I bestromt wird, der es sicher in einer geschlossenen
Position hält.
Wird ein Normalbetrieb, d.h. ein erfolgreicher Startvorgang erkannt,
so wird das Schaltmittel 230 geöffnet, und die Ansteuerung des
Druckregelventils erfolgt durch den Druckregler 205. Dies
bedeutet, erfolgt kein Start der Brennkraftmaschine, so wird das
Druckregelventil 160 für
die Zeitdauer T ab Beginn des Startwunsches bestromt. Diese Zeitdauer
T ist so bemessen, dass das Druckregelventil durch die Dauerbestromung
keinen Schaden nimmt.
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Dies
bedeutet, bei einem erfolgreichen Startvorgang wird die Bestromung über das
Schaltmittel 230 bei Erkennen eines erfolgreichen Startvorganges
abgebrochen. Erfolgt kein Startvorgang bzw. wird der Startvorgang
abgebrochen, so wird das Druckregelventil bis Ablauf der Zeitspanne
T bestromt.
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Bei
der oben beschriebenen Ausführungsform
beginnt die Zeitspanne T mit dem Beginn des Startvorgangs. Bei einer
weiteren Ausführungsform ist
vorgesehen, dass die Zeitspanne T mit dem Abbruch des Startvorgangs
beginnt. Dies bedeutet, nach einem Abbruch des Startvorgangs beginnt
die Zeitspanne T. Der Abbruch des Startvorgangs wird beispielsweise
dadurch erkannt, dass das Signal S entfällt.
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Die
Zeitspanne T und/oder der Stromwert I, mit dem das Ventil 160 nach
Abbruch weiter bestromt wird, sind applizierbar. Das heißt diese
Werte werden für
unterschiedliche Brennkraftmaschinen, insbesondere unterschiedliche
Typen von Brennkraftmaschinen unterschiedliche Werte annehmen. Bei
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen
sein, dass diese Werte abhängig
von Kenngrößen vorgegeben
werden.
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Die
erfindungsgemäße Vorgehensweise
ist dabei nicht auf Druckregelventile beschränkt, die im bestromten Zustand
geschlossen sind. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise kann auch
bei Druckregelventilen verwendet werden, die im nicht bestromten
Zustand geschlossen sind. In diesem Fall wird das Druckregelventil
für eine
bestimmte Zeit T nicht bestromt. Ferner kann die Vorgehensweise auch
bei anderen Stellelementen zur Beeinflussung des Kraftstoffdrucks
verwendet werden. Wesentlich ist, dass das Stellelement für eine Mindestdauer
T derart angesteuert wird, dass der Druck beibehalten bzw. erhöht wird.
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Die
Vorgehensweise kann aber auch bei anderen Common-Rail-Systemen,
insbesondere auch bei Common-Rail-Systemen ohne Niederdruckrail, verwendet
werden.