DE19652646A1

DE19652646A1 - Verfahren zur Ermittlung der Abstellzeit einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19652646A1
Application number: DE1996152646
Authority: DE
Inventors: Klaus Joos; Harald Pietsch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1996-12-18
Filing date: 1996-12-18
Publication date: 1998-06-25
Anticipated expiration: 2016-12-19
Also published as: DE19652646B4

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Ermittlung der Abstellzeit einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Damit nach dem Start einer Brennkraftmaschine möglichst schnell mit der elektronisch geregelten Einspritzung begon nen werden kann, sollte dem Steuergerät der Brennkraftma schine möglichst die Information vorliegen, wie lange die Brennkraftmaschine seit dem letzten Betrieb abgestellt war. Liegt diese Information vor, kann sie sowohl im Zusammenhang mit der Kraftstoffpumpenansteuerung als auch in Verbindung mit Starteinspritzungen zur Verbesserung des Anlaufverhal tens ausgewertet werden.

Ein solches Verfahren zur Bestimmung der Abstellzeit, also der zwischen dem Abstellen der Brennkraftmaschine und dem erneuten Starten verstrichenen Zeit ist aus der DE-P 19621900 bereits bekannt. Bei diesem bekannten Verfah ren werden zunächst die den Zeitpunkt des Abstellens der Brennkraftmaschine repräsentierenden Zeitdaten gespeichert und beim Starten der Brennkraftmaschine mit den den Zeit punkt des Startens repräsentierenden Zeitdaten verrechnet. Die Differenz ergibt die Abstellzeit. Die Zeitdaten werden beispielsweise von einer sich im Kraftfahrzeug befindenden Borduhr erhalten.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des An spruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß keine Zeitdaten benötigt werden. Es funktioniert also auch, wenn keine steu ergeräteinterne oder steuergeräteexterne Uhr vorliegt. Er zielt wird dieser Vorteil, indem im Steuergerät ein Verfah ren abläuft, das aus den ohnehin vorliegenden Informationen bezüglich der Temperatur der Brennkraftmaschine und der Um gebungslufttemperatur durch Auswertung der Abkühlrate ein Maß für die verstrichene Zeit gewonnen wird. In vorteilhaf ter Weise wird die Abstellzeit aus dem Produkt zwischen dem natürlichen Logarithmus des Quotienten:
(Abstelltemperatur der Brennkraftmaschine - Umgebungstempe ratur)/(Starttemperatur der Brennkraftmaschine - Umge bungstemperatur)
und einer Zeitkonstante berechnet. Diese Zeitkonstante ist abhängig von der Umgebungstemperatur bzw. der Umgebungsluft temperatur und kann in einer Kennlinie abgelegt werden.

Besonders vorteilhaft ist, daß die Kennlinie der Zeitkon stante brennkraftmaschinenspezifisch für die wichtigsten Ab stellzeitbereiche ermittelt werden kann, indem der Verlauf der Abkühlkurven jeweils nach dem Abstellen der Brennkraft maschine aufgenommen wird. Für die Bestimmung der Zeitkon stante für eine Umgebungstemperatur wird die Temperatur der Brennkraftmaschine beim Abstellen aus der maximal erreichba ren Temperatur der Brennkraftmaschine bestimmt.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung er möglicht eine Plausibilitätsuntersuchung, mit der erkannt wird, ob die ermittelte Abstellzeit tatsächlich plausibel ist. Dazu wird in Abhängigkeit von der Umgebungslufttempera tur eine Mindest- und eine Maximalabstellzeit definiert und die ermittelte Abstellzeit daraufhin überprüft, ob sie in nerhalb dieser beiden Zeitgrenzen liegt. Ist dies der Fall, wird auf Plausibilität geschlossen, andernfalls wird auf Un plausibilität erkannt und ein Ersatzwert anstelle der ermit telten Abstellzeit verwendet. Liegt kein Wert für die Umge bungslufttemperatur vor, kann sie aus einer Korrelation zwi schen Brennkraftmaschinentemperatur und Ansauglufttemperatur abgeschätzt werden und sowohl bei der Berechnung der Ab stellzeit als auch bei der Plausibilitätsuntersuchung be rücksichtigt werden.

Zeichnung

Die Erfindung ist der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Im einzelnen zeigt Fig. 1 schematisch die für die Meßwerterfassung und Auswertung erforderlichen Mittel. In Fig. 2 ist ein Ablauf diagramm eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben. Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Plausibilitätsuntersuchung und in Fig. 4 sind Abkühlkurven für verschiedenen Abstelltemperaturen bei gleicher Umge bungstemperatur aufgetragen.

Beschreibung

In Fig. 1 sind die zur Erläuterung der Erfindung erforder lichen Komponenten einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahr zeuges schematisch dargestellt. Dabei ist mit 10 das Steuer gerät bezeichnet, das in üblicher Weise die Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine übernimmt. Damit die erfor derlichen Ansteuersignale berechnet werden können, werden dem Steuergerät Informationen zugeführt, die mit Hilfe ge eigneter Sensoren oder sonstiger Einrichtungen zur Meßwer terfassung erfaßt werden. Im einzelnen sind in Fig. 1 drei Temperatursensoren näher bezeichnet, nämlich ein Sensor 11, der die Umgebungstemperatur TU mißt, ein Sensor 12, der die Temperatur der Brennkraftmaschine TB erfaßt und ein Sen sor 13, der die Ansauglufttemperatur TA im Saugrohr der Brennkraftmaschine mißt. Mit 14 ist die Klemme Kl. 15 be zeichnet, von der ein Signal ableitbar ist, das erkennen läßt, wenn die Zündung eingeschaltet wird.

Aus den zugeführten Meßgrößen berechnet das Steuergerät 10 in üblicher Weise Ansteuersignale beispielsweise für die Zündung und Einspritzung, die über den Ausgang A abgegeben werden. Weiterhin werden beispielsweise Ansteuersignale ab gegeben, die eine Inbetriebnahme der Elektrokraftstoffpum pe 15 auslösen. Diese Ansteuersignale werden über den Aus gang B abgegeben und führen dazu, daß das Relais 16 schließt und eine Verbindung zwischen der Versorgungsklemme B+ und der Elektrokraftstoffpumpe 15 herstellt.

Das Steuergerät 10 umfaßt in üblicher Weise einen Mikropro zessor, Mikrocontroller oder dergleichen, der als zentrale Steuereinheit dient und die Steuerprogramme abarbeitet. Da bei werden unter Berücksichtigung der eingegebenen Meßgrö ßen, beispielsweise der eingegebenen Temperaturen die erfor derlichen Steuersignale erzeugt. Zur zumindest zeitweiligen Zwischenspeicherung der zu verarbeitenden Größen umfaßt das Steuergerät geeignete Speicher, die in üblicher Weise funk tionieren und in denen Meßwerte zwischengespeichert werden können oder die fest programmierte Größen, beispielsweise auch Kennfelder enthalten.

Die erfindungsgemäßen Verfahren zur Ermittlung der Abstell zeit der Brennkraftmaschine und die zugehörigen Plausibili tätsuntersuchungen laufen im Mikroprozessor des Steuergerä tes 10 ab. Der generelle Ablauf soll nun anhand der Fig. 2 und 3 näher erläutert werden.

In dem in Fig. 2 als Ablaufdiagramm dargestellten Verfahren zur Ermittlung der Abstellzeit einer Brennkraftmaschine wer den nur die im Steuergerät ohnehin bereits zur Verfügung stehenden Eingangsgrößen Temperatur der Brennkraftmaschine bzw. des Motors beim Abstellen T1, Temperatur der Brenn kraftmaschine beim Start, also aktuelle Temperatur der Brennkraftmaschine bzw. des Motors T2 und Umgebungslufttem peratur TU ausgewertet. Liegt die Umgebungslufttemperatur nicht vor, kann sie prinzipiell auch aus der Ansauglufttem peratur TA, die dem Steuergerät üblicherweise vorliegt, be rechnet werden. Der Start der Ermittlung der Abstellzeit be ginnt im Schritt S1 mit dem Auslesen der gespeicherten Ab stelltemperatur der Brennkraftmaschine T1, dem Auslesen der aktuellen Temperatur der Brennkraftmaschine T2 und dem Aus lesen der Umgebungstemperatur TU. In Abhängigkeit von diesen Größen wird im Schritt S2 die Zeitkonstante K aus der Kenn linie ermittelt, wobei gilt: K = f(TU).

Im Schritt S3 wird die Größe x berechnet, wobei gilt: x = (T1-TU)/(T2-TU). Es wird also der Quotient aus der Ab stelltemperatur minus der Umgebungstemperatur und der Start temperatur minus der Umgebungstemperatur gebildet.

Im Schritt S4 wird der Faktor F aus der Logarithmus-Kenn linie f(x) = ln(x) ermittelt. Diese Vorgehensweise ist er forderlich, da im Steuergerät üblicherweise kein ln berech net werden kann. Der ln(x) ist daher als Kennlinie abhängig vom Quotienten x abgelegt.

Die Berechnung der Abstellzeit TA erfolgt im Schritt S5, in dem das Produkt aus dem Faktor F und der Konstanten K gebil det wird. Diese Konstante K ist eine Zeitkonstante, die ab hängig von der Umgebungslufttemperatur in einer Kennlinie abgelegt ist. Die Genauigkeit der Abstellzeitberechnung ist Abhängigkeit von der Applikation der Kennlinie der Zeitkon stante K. Die Genauigkeit kann daher optimiert werden, indem die Kennlinie der Zeitkonstante in den interessantesten Ab stellzeitbereichen optimiert wird. Diese Zeitkonstante K kann durch Messen der Temperatur der Brennkraftmaschine nach dem Abstellen bestimmt werden. Es wird dazu der zeitliche Verlauf der Abkühlkurve der Brennkraftmaschine, deren Ab stellzeit TA ermittelt werden soll, aufgenommen. Dieser zeitliche Verlauf der Abkühlraten ist in Fig. 4 für ver schiedene Abstelltemperaturen der Brennkraftmaschine darge stellt. Der Kurvenverlauf ist für verschiedene Abstelltempe raturen bei gleicher Umgebungstemperatur gleich. Diese Er kenntnis wurde experimentell abgesichert. Es genügt somit die Festlegung einer Zeitkonstante K für eine bestimmte Um gebungstemperatur.

Die in der Fig. 4 dargestellten Abkühlkurven gelten für ei nen Temperaturbereich der Brennkraftmaschine von 60 bis etwa 30°C. Sollen Abstelltemperaturen von 80° und 70° bei jeweils gleicher Umgebungstemperatur mit berücksichtigt werden, muß nur eine Abstellmessung für jede Umgebungstemperatur durch geführt, um den Verlauf der Kennlinie bis zu diesen hohen Temperaturen zu gewinnen. Insgesamt genügen wenige Messungen bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen, da die Zeitkon stanten bei anderen Umgebungstemperaturen durch Interpolati on in der abgelegten Kennlinie bestimmt werden können.

Für die Bestimmung der Zeitkonstanten für eine bestimmte Um gebungstemperatur TU wird die Temperatur der Brennkraftma schine beim Abstellen aus der maximal erreichbaren Brenn kraftmaschinentemperatur T1 bestimmt. Desweiteren wird die Brennkraftmaschinentemperatur T2 nach einer vorgebbaren Ab stellzeit von beispielsweise 30 Minuten bestimmt. Der Wert von 30 Minuten wurde ausgewählt, da eine Abstellzeit von et wa 30 Minuten in Verbindung mit bestimmten Regelungsvorgän gen der Brennkraftmaschine beim Wiedereinschalten von beson derem Interesse ist. Die Zeitkonstante K errechnet sich un ter den erwähnten Voraussetzung nach der Gleichung:
K = dt/ln((T1-TU)/(T2-TU)).

Normalerweise reicht die Bestimmung der Zeitkonstanten K bei drei verschiedenen Umgebungstemperaturen aus, beispielsweise bei -20°C, 0°C und +20°C.

Ist die Abstellzeit TA nach Ablauf des Schritts S5 berech net, beendet das Steuergerät die Abstellzeitermittlung. Die ermittelte Abstellzeit wird abgespeichert und steht dem Steuergerät bei der Berechnung der verschiedenartigen An steuerimpulsen zur Verfügung. Diese Abstellzeit TA kann vom Steuergerät in vielfältiger Weise berücksichtigt werden. Verschiedene Funktionen des Motorsteuergerätes, wie bei spielsweise die Starteinspritzung, die Regelung der Sekun därluft oder die Kraftstoffpumpenansteuerung benötigen eine Information über die Länge der Abstellzeit, also der Länge der Zeit zwischen dem Abstellen des Motors und dem darauf folgenden Start. Beispielsweise kann auch der Kraftstoffpum penvorlauf in Abhängigkeit von der Abstellzeit durchgeführt werden, da bekanntermaßen bei kurzer Abstellzeit der Kraft stoffdruck nicht wesentlich abfällt, so daß dann ein Kraft stoffpumpenvorlauf nicht nötig ist, während er bei langer Abstellzeit erforderlich ist.

Da die Abstellzeit TA eine wesentliche Größe bei der Rege lung einer Brennkraftmaschine darstellt, kann es erforder lich sein, eine Plausibilitätsüberprüfung durchzuführen, die erkennen läßt, ob die ermittelte Abstellzeit tatsächlich die wirkliche Abstellzeit ist. Ein solches Verfahren zur Plausi bilitätsüberprüfung ist in Fig. 3 als Ablaufdiagramm darge stellt.

Die Entscheidung, ob eine ermittelte Abstellzeit plausibel ist oder nicht, wird auf der Basis der Abkühlung der Brenn kraftmaschine während der Abstellphase gefällt. Die Abküh lung der Brennkraftmaschine wird durch Speicherung der zu letzt vor Abstellen der Brennkraftmaschine ermittelten Tem peratur der Brennkraftmaschine und Vergleich dieser Tempera tur mit der bei erneutem Einschalten der Zündung gemessenen Temperatur der Brennkraftmaschine bestimmt. Um von dieser Temperaturänderung auf eine Abstellzeit schließen zu können, wird desweiteren eine Information über die Temperatur der Umgebungsluft TU während der Abstellphase benötigt. Diese wird entweder direkt über einen entsprechenden Umgebungs lufttemperatur-Sensor 11 ermittelt oder aus einer Korrelati on zwischen der Temperatur der Brennkraftmaschine und der Ansauglufttemperatur bestimmt. Die Ansauglufttemperatur TA muß normalerweise ohnehin gemessen werden, z. B. mittels ei nes Sensors, da sie für die Berechnung der Masse der ange saugten Luft erforderlich ist.

Mit Hilfe der Temperaturinformationen kann die tatsächliche Abstellzeit der Brennkraftmaschine durch Bestimmung einer Mindest- und einer Maximalabstellzeit unter den ermittelten Umgebungsbedingungen eingegrenzt werden. Liegt die ermittel te Abstellzeit innerhalb der beschriebenen Grenzen, wird auf Plausibilität geschlossen. Liegt sie dagegen außerhalb, wird auf Unplausibilität geschlossen und ein Ersatzwert anstelle der ermittelten Abstellzeit verwendet. Die Durchführung die ses Verfahrens zur universellen Plausibilitätsprüfung er folgt nach Einschalten der Zündung. Es wird dann die aktuel le Temperatur der Brennkraftmaschine, die Abstelltemperatur der Brennkraftmaschine und die Umgebungstemperatur aus den zugehörigen Speichern ausgelesen. In Fig. 3 ist dies als Schritt S6 bezeichnet. Anhand dieser Temperaturen wird im Schritt S7 eine minimale und eine maximale Abstellzeit er mittelt. Die dafür erforderlichen Parameter werden aus einem in geeigneten Speichern abgelegten Feld über Abstell- und aktueller Brennkraftmaschinentemperatur ausgelesen.

Die so ermittelten minimal- und maximal möglichen Abstell zeiten t_min, t_min werden im Schritt S8 mit der Information über die Umgebungstemperatur gewichtet bzw. korrigiert. Die se Korrektur ist erforderlich, da bei einer hohen Umge bungstemperatur die Abkühlrate der Brennkraftmaschine gerin ger als bei einer tiefen Umgebungstemperatur. Die im Schritt S8 ermittelten minimalen und maximalen Abstellzeiten bilden ein Temperaturintervall, in dem die tatsächlich er mittelte Abstellzeit bei fehlerfreier Ermittlung liegen muß. Es wird daher im Schritt S9 überprüft, ob die ermittelte Ab stellzeit te in diesem Intervall liegt. Die ermittelte Ab stellzeit te kann dabei entweder wie im Ablaufdiagramm nach Fig. 2 beschrieben aus der Abkühlrate der Brennkraftmaschi ne ermittelt werden oder nach einem anderen Verfahren. Bei spielsweise könnte die Abstellzeit auch mit Hilfe einer steuergeräteinternen oder -externen Uhr ermittelt werden und nur die Plausibilitätsuntersuchung anhand der Temperaturaus wertungen erfolgen. Unabhängig vom tatsächlich gewählten Verfahren zur Ermittlung der Abstellzeit der Brennkraftma schine ergibt der Schritt S9 entweder, daß die ermittelte Abstellzeit im erlaubten Temperaturintervall liegt, es wird dann diese Abstellzeit als plausibel angesehen und den sich anschließenden Berechnungen zur Verfügung gestellt. Die Plausibilitätsüberprüfung wird dann beendet. Wird dagegen im Schritt S9 erkannt, daß die ermittelte Abstellzeit nicht im erlaubten Temperaturintervall liegt, wird im Schritt S10 die ermittelte Abstellzeit durch einen aus einem Speicher ausge lesenen Ersatzwert t_E ersetzt. Anschließend wird die Plausi bilitätsuntersuchung beendet.

Mit dem in Fig. 3 aufgezeigten Verfahren zur Plausibili tätsprüfung läßt sich auch eine Absicherung einer mittels einer Uhr gewonnenen Abstellzeitinformation realisieren, in dem verglichen wird, ob die mittels einer Uhr ermittelte Ab stellzeit innerhalb der über die Abkühlrate ermittelten Zeitgrenzen liegt. Es ist eine Überprüfung auf große Unge nauigkeit möglich. Ein Ausfall von zur Abstellzeitermittlung verwendeten Komponenten oder sonstige Fehler werden erkannt. Durch Vorgabe von Zeitgrenzen kann eine tolerierbare Unge nauigkeit der Abstellzeitermittlung festgelegt werden und gleichzeitig die Unschärfe des Plausibilitätskriteriums bei sehr kurzen Abstellzeiten, also bei nur geringem Unterschied zwischen Abstelltemperatur und Temperatur beim Wiederein schalten berücksichtigt werden. Die Belastung des Rechners des Steuergerätes bleibt gering, da die Plausibilitätsüber prüfung nur einmal bei Vorliegen der ermittelten Abstellzeit erforderlich ist. Da dies üblicherweise zu einem Zeitpunkt mit geringer Rechnerbelastung, vor dem Start der Brennkraft maschine erfolgt, ist die zusätzliche Rechnerbelastung nicht störend.

Claims

1. Verfahren zur Ermittlung der Abstellzeit, also der zwi schen dem Abstellen und dem erneuten Starten einer Brenn kraftmaschine verstrichenen Zeit, mit einer Recheneinrich tung, die das Verfahren durchführt und die Brennkraftmaschi ne steuert oder regelt und der Informationen über die Tempe ratur der Brennkraftmaschine und der Umgebungstemperatur zu geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenein richtung die Abstellzeit der Brennkraftmaschine aus der beim Abstellen und der beim Start ermittelten Temperatur der Brennkraftmaschine bestimmt, unter Berücksichtigung der herrschenden Umgebungstemperatur oder einer von der Umge bungstemperatur abhängigen Temperatur.

2. Verfahren zur Ermittlung der Abstellzeit einer Brenn kraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Umgebungstemperatur abhängige Temperatur die An sauglufttemperatur im Saugrohr der Brennkraftmaschine ist.

3. Verfahren zur Ermittlung der Abstellzeit einer Brenn kraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Abstellzeit aus dem Produkt zwischen dem natür lichen Logarithmus des Quotienten aus Motorabstelltemperatur minus Umgebungstemperatur und Motorstarttemperatur minus Um gebungstemperatur und einer Zeitkonstante berechnet wird.

4. Verfahren zur Ermittlung der Abstellzeit einer Brenn kraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante abhängig von der Umgebungslufttemperatur in einer Kennlinie abgelegt ist.

5. Verfahren zur Ermittlung der Abstellzeit einer Brenn kraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstante durch Messungen der Temperatur der Brennkraft maschine nach dem Abstellen bestimmt wird und anschließend abgespeichert wird.

6. Verfahren zur Ermittlung der Abstellzeit einer Brenn kraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die ermittelte Abstellzeit hinsichtlich ihrer Plausibilität überprüft wird, durch Vergleich mit einer minimal und einer maximal mögli chen Abstellzeit.

7. Verfahren zur Ermittlung der Abstellzeit einer Brenn kraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die minimale und die maximale Abstellzeit unter Berücksich tigung der minimal und maximal möglichen Abkühlraten festge legt wird.

8. Verfahren zur Ermittlung der Abstellzeit einer Brenn kraftmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich net, daß bei erkannter Unplausibilität auf einen Ersatzwert für die Abstellzeit zurückgegriffen wird.

9. Verfahren zur Ermittlung der Abstellzeit einer Brenn kraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß es im Steuergerät abläuft und die ermittelte Abstellzeit bei der Regelung der Brennkraftma schine mitberücksichtigt wird.

10. Verfahren zur Ermittlung der Abstellzeit einer Brenn kraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß abhängig von der ermittelten Ab stellzeit entschieden wird, ob ein Kraftstoffpumpenvorlauf erforderlich ist.