DE102012008538B4 - Verfahren zur Steuerung und Regelung einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Steuerung und Regelung einer Brennkraftmaschine (1) mit einem Common-Railsystem, bei dem der Raildruck (pCR) festgelegt wird, indem ein elektronisches Motorsteuergerät (10) über eine niederdruckseitige Saugdrossel (4) den Förderstrom einer Hochdruckpumpe (5) ins Rail (6) bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass bei erkanntem Stillstand (MSS) der Brennkraftmaschine (1) und aktiviertem Motorsteuergerät (10) zeitlich wiederkehrend eine Saugdrossel-Aktivierungsfunktion (17) gesetzt wird, über welche die Saugdrossel (4) temporär betätigt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und Regelung einer Brennkraftmaschine mit einem Common-Railsystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Bei einer Brennkraftmaschine mit einem Common-Railsystem wird die Güte der Verbrennung maßgeblich über das Druckniveau im Rail bestimmt. Zur Einhaltung der gesetzlichen Emissionsgrenzwerte wird daher der Raildruck geregelt. Typischerweise umfasst ein Raildruck-Regelkreis eine Vergleichsstelle zur Bestimmung einer Regelabweichung, einen Druckregler zum Berechnen eines Stellsignals, die Regelstrecke und ein Softwarefilter zur Berechnung des Ist-Raildrucks im Rückkopplungszweig. Berechnet wird die Regelabweichung aus der Differenz von Soll-Raildruck und Ist-Raildruck. Die Regelstrecke umfasst das Druckstellglied, das Rail und die Injektoren zum Einspritzen des Kraftstoffs in die Brennräume der Brennkraftmaschine.
  • Ein entsprechendes Common-Railsystem mit Druckregelung ist beispielsweise aus der DE 10 2006 040 441 B3 bekannt, bei welchem der Druckregler über das Stellsignal auf eine niederdruckseitige Saugdrossel zugreift. Über die Saugdrossel wiederum wird der Zulaufquerschnitt zur Hochdruckpumpe und damit das geförderte Kraftstoffvolumen festgelegt. Angesteuert wird die Saugdrossel in negativer Logik, das heißt, diese ist bei einem Stromwert von Null Ampère vollständig geöffnet. Als Schutzmaßnahme vor einem zu hohen Raildruck, zum Beispiel nach einem Kabelbruch in der Stromzuführung zur Saugdrossel, ist ein passives Druckbegrenzungsventil vorgesehen. Überschreitet der Raildruck einen kritischen Wert, zum Beispiel 2400 bar, so öffnet das Druckbegrenzungsventil. Über das geöffnete Druckbegrenzungsventil wird dann der Kraftstoff aus dem Rail in den Kraftstofftank abgeleitet.
  • Aus der DE 10 2010 039 874 A1 geht es als bekannt hervor, die Saugdrossel nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine während des Nachlaufs der Steuereinheit nochmals anzusteuern, um eine Wiederbefüllung des Hochdruckpumpenraums mit Kraftstoff zu gewährleisten.
  • Im Allgemeinen wird eine Brennkraftmaschine beim Hersteller auf einem Abnahmeprüfstand konfektioniert, nach der Abnahme abgebaut, verpackt und zum Kunden versandt, was wiederum mehrere Wochen dauern kann. Diese lange Stillstandszeit kann dazu führen, dass die Saugdrossel mit dem Kraftstoff verklebt und dadurch beim Motorstart auf das Ansteuersignal des elektronischen Motorsteuergeräts nicht reagiert. In der Praxis tritt dasselbe Problem auch bei einem Schnellbereitschaftsaggregat (Notstromaggregat) auf, bei dem die Brennkraftmaschine über eine längere Zeit, z. B. zwei Wochen, stillsteht und dann gestartet wird. Eine verklebte Saugdrossel kann dazu führen, dass der Raildruck beim Motorstart so lange ansteigt, bis das Druckbegrenzungsventil öffnet. Die Folge wäre eine Soll-Ist-Abweichung des Raildrucks, was einen negativen Einfluss auf die Emissionswerte und die Leistung der Brennkraftmaschine hat.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen sicheren Motorstart nach einer längeren Stillstandszeit bei einer Brennkraftmaschine mit einem Common-Railsystem zu gewährleisten.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.
  • Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass bei erkanntem Stillstand der Brennkraftmaschine und aktiviertem Motorsteuergerät zeitlich wiederkehrend eine Saugdrossel-Aktivierungsfunktion gesetzt wird. Über die Saugdrossel-Aktivierungsfunktion wird die Saugdrossel temporär, zum Beispiel für eine Sekunde, in Schließrichtung betätigt. Erstmalig gesetzt wird die Saugdrossel-Aktivierungsfunktion in der Initialisierungsphase des Motorsteuergeräts. Danach wird die Saugdrossel im Abstand von zum Beispiel vierzehn Tagen betätigt. Damit ist sowohl der Anwendungsfall abgedeckt, dass die Brennkraftmaschine nach längerem Stillstand zum ersten Mal in Betrieb genommen wird, als auch der Anwendungsfall, dass die Brennkraftmaschine als Schnellbereitschaftsaggregat betrieben wird. Von Vorteil ist also, dass ein Verkleben der Saugdrossel verhindert oder eine bereits festsitzende Saugdrossel gangbar gemacht wird. Damit ist ein optimaler Motorstart mit korrektem Raildruck, korrekten Emissionswerten und korrekter Leistung der Brennkraftmaschine gewährleistet. Ebenso wird ein ungewolltes Ansprechen des passiven Druckbegrenzungsventils verhindert.
  • Da aus Sicherheitsgründen die Saugdrossel stromlos offen ist, wird über die Aktivierungsfunktion entweder das PWM-Signal zur Ansteuerung der Saugdrossel auf einen PWM-Aktivierungswert gesetzt oder ein elektrischer Sollstrom auf einen elektrischen Aktivierungsstrom gesetzt. Zugleich wird die Periodendauer des PWM-Signals auf einen Aktivierungswert gesetzt. In der Praxis wird der Aktivierungswert so niedrig gewählt, dass die Saugdrossel zu Vibrationen angeregt wird, wodurch die Saugdrossel quasi freigerüttelt wird. Abgebrochen wird die Aktvierungsfunktion, wenn die Brennkraftmaschine gestartet wird. Erkannt wird eine Motorstart, wenn die Motordrehzahl größer als eine Drehzahlschwelle wird, zum Beispiel 80 Umdrehungen/Minute, oder eine Einspritzung aktiviert wird.
  • Anwendbar ist das Verfahren sowohl bei einer Brennkraftmaschine, die vom Normalbetrieb in den Stillstand wechselt, als auch bei einer Brennkraftmaschine, die vom Notbetrieb in den Stillstand wechselt. Ein Notbetrieb liegt dann vor, wenn ein defekter Raildrucksenor erkannt wird. Ein entsprechendes Verfahren ist zum Beispiel aus der DE 10 2009 050 468 A1 bekannt. Ebenso anwendbar ist das Verfahren bei einer Brennkraftmaschine in V-Anordnung, bei der ein eigenständiges A-seitiges Common-Railsystem und ein eigenständiges B-seitiges Common-Railsystem vorhanden sind. Von Vorteil ist daher die universelle Anwendbarkeit des Verfahrens.
  • In den Figuren ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen:
  • 1 ein Systemschaubild,
  • 2 einen reduzierten Raildruck-Regelkreis in einer ersten Ausführungsform,
  • 3 einen reduzierten Raildruck-Regelkreis in einer zweiten Ausführungsform
  • 4 ein Zustandsdiagramm,
  • 5 ein Zeitdiagramm,
  • 6 einen Programm-Ablaufplan,
  • 7 ein erstes Unterprogramm und
  • 8 ein zweites Unterprogramm.
  • Die 1 zeigt ein Systemschaubild einer elektronisch gesteuerten Brennkraftmaschine 1 mit einem Common-Railsystem. Das Common-Railsystem umfasst folgende mechanische Komponenten: eine Niederdruckpumpe 3 zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 2, eine veränderbare Saugdrossel 4 zur Beeinflussung des durchströmenden Kraftstoff-Volumenstroms, eine Hochdruckpumpe 5 zur Förderung des Kraftstoffs unter Druckerhöhung, ein Rail 6 zum Speichern des Kraftstoffs und Injektoren 7 zum Einspritzen des Kraftstoffs in die Brennräume der Brennkraftmaschine 1. Optional kann das Common-Railsystem auch mit Einzelspeichern ausgeführt sein, wobei dann zum Beispiel im Injektor 7 ein Einzelspeicher 8 als zusätzliches Puffervolumen integriert ist. Als Schutz vor einem unzulässig hohen Druckniveau im Rail 6 ist ein passives Druckbegrenzungsventil 11 vorgesehen, welches zum Beispiel bei einem Raildruck von 2400 bar öffnet und im geöffneten Zustand den Kraftstoff aus dem Rail 6 in den Kraftstofftank 2 absteuert.
  • Die Betriebsweise der Brennkraftmaschine 1 wird durch ein elektronisches Motorsteuergerät (ECU) 10 bestimmt. Das Motorsteuergerät 10 beinhaltet die üblichen Bestandteile eines Mikrocomputersystems, beispielsweise einen Mikroprozessor, I/O-Bausteine, Puffer und Speicherbausteine (EEPROM, RAM). In den Speicherbausteinen sind die für den Betrieb der Brennkraftmaschine 1 relevanten Betriebsdaten in Kennfeldern/Kennlinien appliziert. Über diese berechnet das Motorsteuergerät 10 aus den Eingangsgrößen die Ausgangsgrößen. In der 1 sind exemplarisch folgende Eingangsgrößen dargestellt: der Raildruck pCR, der mittels eines Rail-Drucksensors 9 gemessen wird, eine Motordrehzahl nMOT, ein Signal FP zur Leistungsvorgabe durch den Betreiber und eine Eingangsgröße EIN. Unter der Eingangsgröße EIN sind die weiteren Sensorsignale zusammengefasst, beispielsweise der Ladeluftdruck eines Abgasturboladers. In 1 sind als Ausgangsgrößen des Motorsteuergeräts 10 ein Signal PWM zur Ansteuerung der Saugdrossel 4, ein Signal ve zur Ansteuerung der Injektoren 7 (Spritzbeginn/Spritzende) und eine Ausgangsgröße AUS dargestellt. Die Ausgangsgröße AUS steht stellvertretend für die weiteren Stellsignale zur Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine 1, beispielsweise für ein Stellsignal zur Aktivierung eines zweiten Abgasturboladers bei einer Registeraufladung.
  • Die 2 zeigt einen Raildruck-Regelkreis in einer reduzierten Darstellung mit den für die Erfindung wesentlichen Funktionsblöcken in einer ersten Ausführungsform. Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt die Saugdrossel-Aktivierungsfunktion 17 über welche ein Sollstrom zweistufig vorgegeben wird. Ein vollständiger Raildruck-Regelkreis mit unterlagertem Strom-Regelkreis für die Saugdrossel ist aus der DE 10 2009 050 468 A1 bekannt, auf welche hiermit verwiesen wird. Von dem aus der DE 10 2009 050 468 A1 bekannten Raildruck-Regelkreis sind in der 2 dargestellt: der Stromregelkreis 12, die Hochdruckpumpe 5, das Rail 6 und das Filter 16 zur Berechnung des Ist-Raildrucks pCR(IST). Ergänzt wird dieser durch die Saugdrossel-Aktivierungsfunktion 17. In der Saugdrossel-Aktivierungsfunktion 17 sind ein erster Schalter SRI, ein zweiter Schalter SR2 und ein Funktionsblock 18 zusammengefasst. Die Eingangsgrößen beider Darstellung der 2 sind der elektrische Druckreglerstrom iDR, welcher in Abhängigkeit der Raildruck-Regelabweichung über den (nicht dargestellten) Raildruckregler berechnet wird, und ein Aktivierungssignal VSRA. Die Ausgangsgröße sind die Rohwerte des Raildrucks pCR, welche vom Rail-Drucksensor (1: 9) erfasst werden. Der Stromregelkreis 12 umfasst folgende Elemente: ein Filter 15 im Rückkopplungszweig zur Berechnung des Saugdrossel-Iststroms iSD(IST) aus dem gemessen elektrischen Strom iSD der Saugdrossel 4, einen Stromregler 13 zur Berechnung einer Reglerspannung UR anhand der Stromregelabweichung, hier: Saugdrossel-Iststrom iSD(IST) zu Soll-Strom iSL, eine PWM-Berechnung 14 und die Saugdrossel 4 als Regelstrecke.
  • Die weitere Beschreibung erfolgt zunächst für den Normalbetrieb. Im Normalbetrieb befinden sich die Schalter SRI und SR2 in der Stellung 1. In der Stellung 1 des Schalters SRI entspricht der Soll-Strom iSL dem Druckreglerstrom iDR. Der Stromregler 13 berechnet anhand der Abweichung des Soll-Stroms iSL zum Ist-Strom der Saugdrossel iSD(IST) eine Regelabweichung und bestimmt hieraus die Stellgröße, hier die Reglerspannung UR. Über die PWM-Berechnung 14 wird die Reglerspannung UR in ein PWM-Signal PWM umgesetzt. Da der zweite Schalter SR2 sich in der Stellung 1 befindet, hat das PWM-Signal PWM die Periodendauer TPWM, welche wiederum der Periodendauer T1 entspricht. Mit dem PWM-Signal PWM wird dann die Saugdrossel beaufschlagt, wodurch der Weg des Magnetkerns der Saugdrossel eingestellt wird und der Förderstrom der Hochdruckpumpe frei beeinflusst wird. Aus Sicherheitsgründen ist die Saugdrossel stromlos offen und wird über das PWM-Signal PWM in Richtung der Schließstellung beaufschlagt. Die Ausgangsgröße der Saugdrossel ist dann der tatsächliche von der Hochdruckpumpe 5 in das Rail 6 geförderte Volumenstrom V. Das Druckniveau pCR im Rail 6 wird über den Rail-Drucksensor erfasst. Aus diesen Rohwerten des Raildrucks pCR wird dann über das Filter 16 der Ist-Raildruck pCR(IST) berechnet. Damit ist der Raildruck-Regelkreis geschlossen.
  • Wurde im Normalbetrieb ein defekter Raildrucksensor erkannt, so wird in den Notbetrieb gewechselt. Im Notbetrieb wird der Raildruck gesteuert, indem der Druckreglerstrom iDR konstant vorgegeben wird. Da in diesem Fall die Saugdrossel vollständig geöffnet ist, erhöht sich der Raildruck pCR sukzessive bis das passive Druckbegrenzungsventil (1: 11) anspricht. Im geöffneten Zustand wird der Kraftstoff aus dem Rail in den Kraftstofftank abgesteuert.
  • Wird nun ein Stillstand der Brennkraftmaschine erkannt und ist eine Zeitstufe tLA, zum Beispiel tLA = 2 Wochen, abgelaufen, so wird von einem Funktionsblock 22 ein Signal VSRA = 1 gesetzt. In Folge davon wechseln die beiden Schalter SRI und SR2 in die Stellung 2. Nunmehr ist die Saugdrossel-Aktivierungsfunktion 17 bestimmend für den Stromregler 13 und die Periodendauer TPWM des PWM-Signals PWM. Über den Funktionsblock 18 wird nun ein Aktivierungsstrom iVSR temporär ausgegeben. Der Aktivierungsstrom iVSR entspricht zuerst einem ersten Stromwert i1, zum Beispiel i1 = 0.5 A. Ausgegeben wird der erste Stromwert i1 für eine erste Zeit tV1, zum Beispiel tV1 = 1 s. Dies entspricht der ersten Stromstufe. Nach Ablauf der ersten Zeit tV1 setzt der Funktionsblock 18 den Aktivierungsstrom iVSR auf einen zweiten Stromwert i2, zum Beispiel i2 = 1A, für eine zweite Zeit tV2, zum Beispiel tV2 = 2 s. Dies entspricht der zweiten Stromstufe. Während den beiden Zeiten tV1 und tV2 ist die Periodendauer TPWM des PWM-Signals mit der Periodendauer T2 identisch, welche im weiteren Text auch Aktivierungsdauer bezeichnet wird. Die Aktivierungsdauer T2 ist hierbei so gewählt, dass die Saugdrossel zu Schwingungen angeregt, quasi freigerüttelt, wird. Ein typischer Wert für die Periodendauer T2 ist T2 = 20 ms.
  • Das Signal VSRA wird ebenfalls in der Initialisierungsphase INIT des Motorsteuergeräts auf den Wert eins gesetzt, sodass der Sollstrom iSL durch die Saugdrossel-Aktivierungsfunktion 17 entsprechend dem zuvor genannten Beispiel zweistufig definiert wird. Dieser Anwendungsfall tritt dann auf, wenn die Brennkraftmaschine zum ersten Mal beim Endkunden aktiviert wird.
  • Die 3 zeigt einen Raildruck-Regelkreis in einer reduzierten Darstellung mit den für die Erfindung wesentlichen Funktionsblöcken in einer zweiten Ausführungsform. Bei dieser Ausführungsform wird über die Saugdrossel-Aktivierungsfunktion 17 ein PWM-Aktivierungswert PWMA an die Saugdrossel 4 ausgegeben. Der PWM-Aktivierungswert PWMA ist hierbei zweistufig ausgeführt. Zum Beispiel in Form eines ersten PWM-Werts PWM1 für die Zeit tV1 = 1 s und eines zweiten PWM-Werts PWM2 für die Zeit tV2 = 2 s. Die weitere Funktionalität entspricht der Beschreibung der 2.
  • In der 4 ist das Verfahren in Form eines Zustandsübergangsdiagramms dargestellt. Das Diagramm zeigt insgesamt drei Zustände, wobei die einzelnen Zustände durch die Variable CMV charakterisiert werden. Unmittelbar nach dem Einschalten des Motorsteuergeräts wird in der Initialisierungsphase INIT die Saugdrossel-Aktivierungsfunktion, also das Freirütteln der Saugdrossel, gesetzt. Aus diesem Grund wird der zweite Zustand 20 des Übergangsdiagramms gesetzt. Es gilt also CMV = 2. Bei gesetzter Saugdrossel-Aktivierungsfunktion wird der Aktivierungsstrom iVSR auf einen ersten Stromwert i1, zum Beispiel i1 = 0.5 A, gesetzt. Aufgrund des Schalters SRI, siehe 2, entspricht der Sollstrom iSL dem Aktivierungsstrom iVSR und damit dem ersten Stromwert i1. Ergänzend wird die Periodendauer TPWM des PWM-Signals auf den Wert TPWM = T2, zum Beispiel Aktivierungsdauer T2 = 20 ms, gesetzt. Eine Variable VSRA, welche anzeigt, ob die Saugdrossel-Aktivierungsfunktion gesetzt ist, wird auf den Wert VSRA = 1 gesetzt. Ist die erste Zeit tV1 abgelaufen (tb > tV1), so wird in den dritten Zustand 21 gewechselt. Es gilt also CMV = 3. Nunmehr wird über die Saugdrossel-Aktivierungsfunktion der Aktivierungsstrom iVSR auf einen zweiten Stromwert i2, zum Beispiel i2 = 1 A, gesetzt. Die Periodendauer des PWM-Signals bleibt unverändert auf dem Wert T2. Die Variable VSRA bleibt auf dem Wert 1, d. h. die Saugdrossel-Aktivierungsfunktion bleibt gesetzt. Ist nun zusätzlich die zweite Zeit tV2 abgelaufen oder wird eine laufende Brennkraftmaschine (MSS = 0) erkannt, so wird die Saugdrossel-Aktivierungsfunktion beendet, d. h. es wird in den ersten Zustand 19 gewechselt und die Variable VSRA sowie die Zeiten ta und tb werden zurückgesetzt. Wird im ersten Zustand 19 eine fehlerfreie Brennkraftmaschine detektiert, so wird der Normalbetrieb gesetzt. Im Normalbetrieb entspricht der Sollstrom iSL dem Druckreglerstrom iDR, der wiederum in Abhängigkeit der Raildruck-Regelabweichung ep über den Raildruckregler, typischerweise ein PIDT1-Regler, berechnet wird. Die Periodendauer TPWM des PWM-Signals wird auf die Periodendauer T1 gesetzt, welche in Abhängigkeit der Motordrehzahl nMOT berechnet wird. Wird im ersten Zustand hingegen ein fehlerhafter Rail-Drucksensor erkannt, so wird der Notbetrieb gesetzt. Im Notbetrieb wird der Druckreglerstrom iDR als konstant vorgegeben. Wenn im ersten Zustand 19 ein stabiler Stillstand der Brennkraftmaschine erkannt wird (MSS = 1), dann läuft die Zeit ta los. Ein stabiler Stillstand liegt dann vor, wenn die Motordrehzahl während einer vorgebbaren Zeit dauerhaft kleiner als eine Drehzahlschwelle, zum Beispiel 80 Umdrehungen/Minute, wird. Erreicht ta die Zeitstufe tLA, zum Beispiel tLA = 2 Wochen, so wird die Saugdrossel-Aktivierungsfunktion erneut aktiviert, d. h. es wird in den zweiten Zustand 20 gewechselt. Ist der zweite Zustand 20 aktiv und wird eine laufende Brennkraftmaschine (MSS = 0) erkannt, so wird vom zweiten Zustand 20 in den ersten Zustand 19 gewechselt, wobei die Variable VSRA und die Zeitvariablen ta und tb zurückgesetzt werden.
  • In der 5 ist das Verfahren in einem Zeitdiagramm dargestellt. Die 5 besteht aus den Teilfiguren 5A bis 5F. Diese zeigen die Motordrehzahl nMOT (5A), das Signal Motorstillstand MSS (5B), den Aktivierungsstrom iVSR (5C), die Periodendauer TPWM des PWM-Signals (5D), den Zustand CMV des Übergangsdiagramms (5E) und den Zustand der Saugdrossel-Aktivierungsfunktion VSRA (5F). Dargestellt ist eine zweistufige Ausführung des Aktivierungsstroms iVSR, wobei der Sollstrom iSL, also die Eingangsgröße des Stromreglers, dem Aktivierungsstrom iVSR entspricht (iSL = iVSR).
  • Zum Zeitpunkt t0 wird das elektronische Motorsteuergerät eingeschaltet, was dazu führt, dass die Saugdrossel-Aktivierungsfunktion VSRA = 1 gesetzt wird. Dies bedeutet, dass der Aktivierungsstrom iVSR während der Zeitspanne tV1, also bis zum Zeitpunkt t1, auf den Wert i1 gesetzt wird. Die Periodendauer TPWM des PWM-Signals wird auf den Aktivierungswert T2 gesetzt, der Zustand CMV nimmt den Wert CMV = 2 an. Zum Zeitpunkt t1 wird der Aktivierungsstrom iVSR und damit der Sollstrom iSL auf den Wert i2 gesetzt und der Zustand CMV wechselt auf den Wert CMV = 3. Zum Zeitpunkt t2 ist die Zeitstufe tV2 abgelaufen, wodurch der Aktivierungsstrom iVSR wieder auf den Wert iVSR = 0 A zurückgesetzt wird, da die Brennkraftmaschine noch steht, d. h. in der 5B gilt MSS = 1. Die Periodendauer TPWM wird auf die Grund-Periodendauer T1, welche bei stehendem Motor gültig ist, zurückgesetzt. Der Zustand CMV nimmt den Wert CMV = 1 an und es wird die Variable VSRA auf VSRA = 0 zurückgesetzt, weil die Saugdrossel-Aktivierungsfunktion nicht mehr aktiv ist, die Saugdrossel also freigerüttelt ist.
  • Zum Zeitpunkt t3 ist die Zeitstufe tLA, zum Beispiel tLA = 2 Wochen, abgelaufen. Die Zeitstufe tLA definiert das zeitlich wiederkehrende Setzen der Saugdrossel-Aktivierungsfunktion. Zum Zeitpunkt t3 wird daher erneut die Saugdrossel-Aktivierungsfunktion gesetzt. Zum Zeitpunkt t6 wird eine laufende Brennkraftmaschine erkannt, weil die Motordrehzahl nMOT > 80 1/min wird. In der 5B wechselt das Signal MSS auf MSS = 0. Dies führt dazu, dass die Zeitvariable ta, welche nach Ablauf der Zeitstufe tLA das Setzen der Saugdrossel-Aktivierungsfunktion bewirkt, zurückgesetzt wird. Zum Zeitpunkt t7 wird eine stehende Brennkraftmaschine erkannt, d. h. in der 5B wechselt das Signal MSS auf den Wert MSS = 1. Nun läuft die Zeitvariable ta erneut los. Zum Zeitpunkt t8 ist die Zeitstufe tLA abgelaufen, so dass die Saugdrossel-Aktivierungsfunktion wieder gesetzt wird. Die Brennkraftmaschine steht weiterhin. Es gilt also MSS = 1 (5B). Zum Zeitpunkt t11 wird die Saugdrossel erneut angesteuert, da auch in diesem Fall die Zeitstufe tLA erneut abgelaufen ist. Entsprechend wird zum Zeitpunkt t14 wieder die Saugdrossel-Aktivierungsfunktion gesetzt und die Saugdrossel freigerüttelt. Nun wird die Brennkraftmaschine, vor Beendigung der Funktion, bei aktivem Zustand CMV = 3, zum Zeitpunkt t16 als laufend erkannt. Dies hat zur Folge, dass die Saugdrossel-Aktivierungsfunktion sofort beendet wird, d. h. der Zustand nimmt den Wert CMV = 1 an, der Aktivierungsstrom iVSR wird auf den Wert iVSR = 0 A gesetzt, die Periodendauer TPWM auf die Grund-Periodendauer T1 und die Variable VSRA auf den Wert VSRA = 0 gesetzt. Zum Zeitpunkt t17 wird wieder eine stehende Brennkraftmaschine erkannt (MSS = 1). Nun läuft die Zeitvariable ta wieder los, so dass nach Ablauf der Zeitstufe tLA zum Zeitpunkt t18 die Saugdrossel-Aktivierungsfunktion erneut ausgeführt wird.
  • Die 6 zeigt ein Flussdiagramm zur Umsetzung der Saugdrossel-Aktivierungsfunktion für den Fall des Normalbetriebs. Bei S1 wird das elektronische Motorsteuergerät eingeschaltet, was zur Folge hat, dass anschließend, im Schritt S2, die Zeitvariablen t0, t1 und t2 auf null gesetzt werden. Ergänzend wird der zweite Zustand (4: 20) gesetzt. Es gilt also CMV = 2. Danach wird bei S3 der Zustand des Übergangsdiagramms (4) abgefragt. Ist der Zustand CMV = 3 gesetzt, so wird in ein erstes Unterprogramm UP1 gewechselt, welches in Verbindung mit der 7 erklärt wird. Ist der Zustand CMV = 1 gesetzt, so wird in ein zweites Unterprogramm UP2 gewechselt, welches in Verbindung mit der 8 erklärt wird. Nimmt der Zustand den Wert CMV = 2 an, so wird bei S4 abgefragt, ob ein stabiler Motorstillstand MSS erkannt wird. Ist dies nicht der Fall, Abfrageergebnis S4: nein, so wird S8 ausgeführt. Bei S8 werden die Zustandsvariable CMV auf den Wert CMV = 1, die Zeitvariable t1 = 0 und die Zeitvariable t2 = 0 gesetzt. Ebenfalls bei S8 wird der Sollstrom iSL auf einen in Abhängigkeit der Raildruck-Regelabweichung ep berechneten Druckreglerstrom iDR gesetzt, die Periodendauer TPWM auf die Grund-Periodendauer T1 und die Variable VSRA = 0 gesetzt.
  • Wird hingegen bei S4 ein Motorstillstand erkannt, Abfrageergebnis S4: ja, so wird bei S5 die Zeitvariable t1 inkrementiert. Danach wird bei S6 die Zeitvariable t1 überprüft. Ist t1 nicht größer als die einstellbare Zeitstufe tV1, Abfrageergebnis S6: nein, so wird bei S7 der Sollstrom iSL über die Saugdrossel-Aktivierungsfunktion auf den Wert des Aktivierungsstroms iVSR, die Periodendauer TPWM des PWM-Signals auf den einstellbaren Wert T2 und die Variable VSRA = 1 gesetzt. Ist hingegen die Zeitvariable t1 größer als die erste Zeit tV1, Abfrageergebnis S6: ja, so wird bei S9 die Zustandsvariable CMV = 3 gesetzt. Im Anschluss wird bei S10 die Zeit t2 inkrementiert und bei S11 geprüft, ob diese größer als die zweite Zeit tV2 ist. Ist diese Zeitstufe t2V noch nicht abgelaufen, Abfrageergebnis S11: nein, so wird bei S12 der Aktivierungsstrom iVSR und damit der Sollstrom iSL auf den Wert i2 gesetzt. Ebenso wird die Periodendauer TPWM des PWM-Signals auf den Wert T2 und die Variable VSRA = 1 gesetzt. Ist die Zeitvariable t2 größer als die zweite Zeit tV2, so wird S13 ausgeführt. Dabei wird die Zustandsvariable CMV = 1 gesetzt, der Sollstrom iSL auf den berechneten Druckreglerstrom iDR, die Periodendauer TPWM auf die Grund-Periodendauer T1 und die Variable VSRA = 0 gesetzt. Danach verzweigt der Programmablauf zum Punkt A und damit wiederum zu S3.
  • In der 7 ist ein erstes Unterprogramm UP1 dargestellt. Aufgerufen wird dieses, wenn im Hauptprogramm der 6 der dritte Zustand, also CMV = 3, erkannt wurde. Bei S1 wird abgefragt, ob eine Motorstillstand vorliegt (MSS = 1). Ist dies nicht der Fall, Abfrageergebnis S1: nein, so wird S6 ausgeführt. Bei S6 werden die Zustandsvariable CMV auf den Wert CMV = 1, die Zeitvariable t1 = 0 und die Zeitvariable t2 = 0 gesetzt. Ebenfalls bei S6 wird der Sollstrom iSL auf den in Abhängigkeit der Raildruck-Regelabweichung ep berechneten Wert des Druckreglerstroms iDR gesetzt, die Periodendauer TPWM auf die Grund-Periodendauer T1 und die Variable VSRA = 0 gesetzt. Danach ist das erste Unterprogramm beendet und es wird zum Punkt A des Hauptprogramms der 6 verzweigt.
  • Wurde hingegen bei S1 ein Motorstillstand erkannt, so wird bei S2 die Zeitvariable t2 inkrementiert. Nun wird bei S3 überprüft, ob die Zeitvariable t2 größer als die Summe der ersten Zeit tV1 und der zweite Zeit tV2 ist. Ist dies der Fall, Abfrageergebnis S3: ja, wird S4 ausgeführt, welcher mit S6 identisch ist. Ist die Abfrage bei S3 hingegen negativ, so wird S5 ausgeführt. Bei S5 wird der Aktivierungsstrom iVSR und damit der Sollstrom iSL auf den Wert i2 gesetzt. Ebenso wird die Periodendauer TPWM des PWM-Signals auf den einstellbaren Wert T2 und die Variable VSRA = 1 gesetzt. Danach ist das erste Unterprogramm beendet und es wird zum Punkt A des Hauptprogramms der 6 zurück gekehrt.
  • In der 8 ist ein zweites Unterprogramm UP2 dargestellt. Aufgerufen wird dieses, wenn im Hauptprogramm der 6 der Zustand CMV = 1 erkannt wurde. Bei S1 wird abgefragt, ob ein Motorstillstand erkannt wird. Ist dies nicht der Fall, Abfrageergebnis S1: nein, so wird S6 ausgeführt. Dabei wird die Zeitvariable t0 = 0 gesetzt, der Sollstrom iSL auf den berechneten Druckreglerstrom iDR und die Periodendauer TPWM des PWM-Signals auf die Grund-Periodendauer T1 eingestellt. Danach ist das zweite Unterprogramm UP2 beendet und es wird zum Punkt A des Hauptprogramms der 6 verzweigt. Wird bei S1 hingegen ein Motorstillstand erkannt, so wird bei S2 die Zeitvariable t0 inkrementiert. Anschließend wird bei S3 überprüft, ob diese Zeitvariable t0 größer als die Zeitstufe tLA ist. Ist dies der Fall, Abfrageergebnis S3: ja, so wird bei S4 die Zeitvariable t0 = 0 gesetzt und der. zweite Zustand gesetzt. Es gilt also CMV = 2. Ergänzend wird der Sollstrom iSL auf den Wert des Aktivierungsstroms iVSR und damit auf den ersten Stromwert i1 gesetzt, die Periodendauer TPWM des PWM-Signals auf den Wert T2 und die Variable VSRA = 1 gesetzt. Ist die Zeitvariable t0 nicht größer als die Zeitstufe tLA, so wird S5 ausgeführt. Dabei wird der Sollstrom iSL auf den Wert des Druckreglerstroms iDR gesetzt, welcher wiederum vom Druckregler in Abhängigkeit der Raildruck-Regelabweichung ep berechnet wird. Ergänzend wird bei S5 die Periodendauer TPWM des PWM-Signals auf die Grund-Periodendauer T1 eingestellt. Danach ist das zweite Unterprogramm UP2 beendet und es wird zum Punkt A des Hauptprogramms der 6 zurück verzweigt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Brennkraftmaschine
    2
    Kraftstofftank
    3
    Niederdruckpumpe
    4
    Saugdrossel
    5
    Hochdruckpumpe
    6
    Rail
    7
    Injektor
    8
    Einzelspeicher (optional)
    9
    Rail-Drucksensor
    10
    elektronisches Motorsteuergerät (ECU)
    11
    Druckbegrenzungsventil, passiv
    12
    Stromregelkreis
    13
    Stromregler
    14
    Berechnung PWM
    15
    Filter (Strom)
    16
    Filter (Raildruck)
    17
    Saugdrossel-Aktivierungsfunktion
    18
    Funktionsblock
    19
    Erster Zustand
    20
    Zweiter Zustand
    21
    Dritter Zustand
    22
    Funktionsblock

Claims (9)

  1. Verfahren zur Steuerung und Regelung einer Brennkraftmaschine (1) mit einem Common-Railsystem, bei dem der Raildruck (pCR) festgelegt wird, indem ein elektronisches Motorsteuergerät (10) über eine niederdruckseitige Saugdrossel (4) den Förderstrom einer Hochdruckpumpe (5) ins Rail (6) bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass bei erkanntem Stillstand (MSS) der Brennkraftmaschine (1) und aktiviertem Motorsteuergerät (10) zeitlich wiederkehrend eine Saugdrossel-Aktivierungsfunktion (17) gesetzt wird, über welche die Saugdrossel (4) temporär betätigt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugdrossel-Aktivierungsfunktion (17) erstmalig in der Initialisierungsphase (INIT) des Motorsteuergeräts (10) gesetzt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei gesetzter Saugdrossel-Aktivierungsfunktion (17) die Saugdrossel (4) in Schließrichtung betätigt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass über die Saugdrossel-Aktivierungsfunktion (17) das PWM-Signal (PWM) zur Ansteuerung der Saugdrossel (4) auf einen PWM-Aktivierungswert (PWMA) gesetzt wird oder über die Saugdrossel-Aktivierungsfunktion (17) ein elektrischer Sollstrom (iSL) auf einen elektrischen Aktivierungsstrom (iVSR) gesetzt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zugleich die Periodendauer (TPWM) des PWM-Signals auf eine Aktivierungsdauer (T2) gesetzt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der PWM-Aktivierungswert (PWMA) alternativ der Aktivierungsstrom (iVSR) zeitlich gestuft vorgegeben werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stillstand (MSS) der Brennkraftmaschine (1) erkannt wird, wenn die Motordrehzahl (nMOT) stabil kleiner als eine Drehzahlschwelle wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugdrossel-Aktvierungsfunktion (17) abgebrochen wird, wenn die Brennkraftmaschine (1) gestartet wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Motorstart erkannt wird, wenn die Motordrehzahl (nMOT) größer als eine Drehzahlschwelle wird oder eine Einspritzung aktiviert wird.
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