DE3209433C2 - Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr zu einer Brennkraftmaschine mit Selbstzündung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffzu­ fuhr zu einer Brennkraftmaschine mit Selbstzündung während des Startvorgangs.

Ein solches Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr zu einer Brennkraftmaschine während des Startvorgangs ist aus der DE 26 14 486 A1 bekannt, bei dem beim Start bis zu einer bestimmten Drehzahl der Kurbelwelle die einzuspritzende Kraftstoffmenge mit jeder Kurbelwellenumdrehung erhöht wird. Nach Überschreiten der Drehzahlschwelle nimmt die einzuspritzende Kraftstoffmenge zeitab­ hängig ab. Diese Einrichtung besitzt den Nachteil, daß bei allen Startvorgängen, also auch bei normalen Startvorgängen die einzu­ spritzende Kraftstoffmenge sofort erhöht wird. Dies kann bei norma­ lem Startvorgängen zu unzulässiger Rauchemission führen.

Aus der US 3 797 465 ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine konstante Startmenge vorgegeben wird, die nach Überschreiten einer Drehzahlschwelle drehzahlabhängig zurückgenommen wird.

Des weiteren ist aus der DE 28 03 750 A1 ein elektronischer Diesel­ regler mit Luft- und Kraftstoffmengensteuerung bekannt. Dessen Startsteuerung verarbeitet ein Start- und Drehzahlsignal, außerdem das Signal eines Temperatursensors.

Im allgemeinen liefern Einrichtungen gemaß der DE 28 03 750 A1 und der US 3 797 465 bei normalen Startvorgängen zufriedenstellende Ergeb­ nisse, doch können sich bei Spezialfällen, z. B. bei Startvorgängen mit warmer Maschine, Probleme ergeben. Auch wenn der Tank leer gefahren wurde und damit die Einspritzleitungen zum Teil leer sind, wird im An­ schluß an ein Auffüllen des Tankes bei einem Start nur eine kleine temperaturabhänge Startmenge freigegeben, die unter Umständen jedoch zu einem sicheren Start nicht ausreicht.

Aufgabe der Erfindung ist es, neben den normalen Startvorgängen auch Spezialfälle sicher in den Griff zu bekom­ men, wobei aus Einsparungsgründen auf die Ver­ arbeitung eines Temperatursignals verzichtet werden kann. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patent­ anspruchs 1 gelöst.

Mit dem Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr zu einer Brenn­ kraftmaschine während des Startvorgangs mit den Merkmalen des Haupt­ anspruchs läßt sich bei allen Startvorgängen ein zuverlässiger Start der Maschine erreichen und es kann auf ein Temperatursignal verzichtet werden, was eine Einsparung eines Temperatursensors bedeutet. Darüber­ hinaus werden Pumpentoleranzen bei Serienfertigung bezüglich der Startmenge ausgeglichen. Die Startzeit bei leeren Einspritzleitungen und warmen Motor verkürzt sich beachtlich, ohne daß dabei unzulässige Rauchemissionen auftreten.

Weitere Vorteile der Erfindung und zweckmäßige Ausge­ staltungen ergeben sich in Verbindung mit den Unter­ ansprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung von Aus­ führungsbeispielen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeich­ nungen näher beschrie­ ben und erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein grobes Blockschaltbild eines elektronisch steuerbaren Kraft­ stoffzumeßsystems einer Brennkraftmaschine mit Selbst­ zündung,

Fig. 2 ein Diagramm der Kraftstoffmenge wäh­ rend des Starts über der Zeit,

Fig. 3 Abregel­ kennlinien der Startmenge über der Drehzahl,

Fig. 4 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen elektro­ nischen Steuereinrichtung für ein Diesel-Kraftstoff­ zumeßsystem,

Fig. 5 ein Flußdiagramm zum Verdeut­ lichen der Erfindung im Falle einer Problemlösung mit­ tels eines Rechners.

Die Ausführungsbeispiele betreffen elektronische Steuer­ einrichtungen für Kraftstoffzumeßsysteme bei Brennkraft­ maschinen mit Selbstzündung.

In Fig. 1 sind Sensoren für die Fahrpedalstellung, die Drehzahl und ein Startschalter mit 10, 11 und 12 bezeich­ net. Ihre Ausgangsleitungen sind zu einer Signalverar­ beitungseinheit 13 geführt, an deren Ausgang ein Kraft­ stoffmengensollsignal bereitgestellt wird. Es steuert ein elektromagnetisches Stellwerk 14 zur Einstellung der Einspritzmenge z. B. einer Diesel-Verteilerpumpe.

Fig. 2 zeigt die Startmenge aufgetragen über der Zeit. Nach Betätigen des Anlassers und dem Vorliegen einer minimalen Drehzahl wird für eine Zeitdauer T eine be­ stimmte Kraftstoffmenge QSTO freigegeben. Es ist dies z. B. die Vollastmenge, 80% der Vollastmenge usw. Nach der Zeitdauer T erfolgt eine Kraftstoffmengenerhöhung. Mit ausgezogener Linie ist eine Rampenfunktion gezeich­ net, die zeit- und/oder drehzahlabhängig sein kann. Ge­ strichelt gezeichnet sind sprungförmige Erhöhungen so­ wie auch eine Erhöhung in stetiger, jedoch nicht line­ arer Weise.

Die aus Fig. 2 ersichtliche Startmenge bleibt bis zu einer Drehzahlschwelle wirksam. Danach wird die Ein­ spritzmenge von Fahrpedal , Drehzahl und anderen Ein­ flußgrößen bestimmt. Während des Startvorganges hat jedoch das Fahrpedal keinen Einfluß auf die Einspritz­ menge. Denkbar ist jedoch auch eine Lösung, bei der das Fahrpedal während des Startvorgangs nur dann einen Einfluß ausüben kann, wenn die vom Fahrpedal vorgege­ bene Kraftstoffmenge größer ist als die Startmenge.

Zum Vermeiden zu großer Rauchstöße während des Anlassens dient eine drehzahlabhängige Verringerung der Startmenge. Sie wird mittels einer Minimalwertauswahl oberhalb einer bestimmten Drehzahl wirksam. Ein Beispiel für die Dreh­ zahlabregelung zeigt Fig. 3. Erkennbar sind lineare Ab­ regelfunktionen, die beim speziellen Beispiel bei der Drehzahl von 500 Umdrehungen pro Minute den Endwert von 90% der Vollastmenge erreichen. Durch die Reduzierung der Kraftstoffmenge über der Drehzahl ergeben sich keine unzulässig hohen Rauchstöße. Im übrigen wird auch die Startzeit verkürzt, wenn bei geringen Drehzahlen größere Kraftstoffmengen eingespritzt werden.

Wesentlich ist nun, daß die beiden in Fig. 2 und 3 ge­ zeigten Diagramme einander überlagert werden, was bei analoger Schaltungstechnik z. B. mittels einer elektro­ nischen Steuereinrichtung entsprechend der Darstellung von Fig. 4 erreichbar ist. Fig. 4 zeigt als Block­ schaltbild ein Ausführungsbeispiel der erfindungsge­ mäßen elektronischen Steuereinrichtung. Ein Startsig­ nalschalter 12 ist über einen Schalter 20 mit einem Zeitglied 21 und einer Grundmengensignalerzeugerstufe 22 gekoppelt. Dem Ausgang des Zeitgliedes 21 folgt ein Funktionsgenerator 23 zum Bereitstellen eines zeitab­ hängigen Zusatzmengensignals QKST1. Die Ausgänge bei­ der Signalerzeugerstufen 22 und 23 sind zu einem Sum­ menpunkt 24 geführt, dem eine Reihenschaltung von Mini­ malwertauswahlstufe 25, Maximalwertauswahlstufe 26 so­ wie letztlich das elektromagnetische Stellwerk 14 folgt. Das Ausgangssignal des Drehzahlsenors 11 gelangt zum Steuereingang des Schalters 20 und außerdem zu einem Funktionsgenerator 28, der ausgangsseitig das dreh­ zahlabhängige Mengensignal QKSTn abgibt und es der Minimalwertstufe 25 als deren zweites Eingangssignal zuführt. Schließlich erhält die Maximalwertstufe 26 noch ein Steuersignal von einem Funktionsgenerator 30, der den Sollwert der Einspritzmenge während des normalen Betriebs steuert.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Schaltungsanord­ nung von Fig. 4 ist nun wie folgt:

Erreicht nach Betätigen des Startschalters die Brenn­ kraftmaschine eine Minimaldrehzahl, dann bestimmt zu­ nächst die Grundmengensignalerzeugerstufe 22 den Ein­ spritzmengenwert. Ihm überlagert sich nach Ablauf der Zeitdauer T von Fig. 2 ein Zusatzsignal vom Funktions­ generator 23, in Fig. 2 rein zeitabhängig dargestellt, so daß das Ausgangssignal des Summationspunktes 24 den Signalverlauf nach Fig. 2 aufweist. Da gleichzeitig bei sich drehender Brennkraftmaschine der Funktions­ generator 28 für die drehzahlabhängige Steuerung der Kraftstoffzumessung zur Wirkung kommt, bestimmt letzt­ lich die Minimalwertauswahlstufe 25, welches der bei­ den Signale von Fig. 2 oder 3 als Kraftstoffmengen­ steuerwert QKST weitergeleitet wird. In der nachfol­ genden Maximalwertauswahlstufe 26 wiederum wird ent­ schieden, ob die Startsteuerung dominiert oder je­ doch das Signal vom Funktionsgenerator 30 für den allgemeinen Fahrbetrieb.

Als getrenntes Element ist in Fig. 4 ein Wechselschal­ ter 26′ gezeichnet, der je nach gewünschter Ausführungs­ form die Maximalwertauswahlstufe 26 ersetzen kann. Ge­ steuert wird der Wechselschalter 26′ mittels eines dreh­ zahlabhängigen Signals, wobei dann der Übergang von Startsteuerung zu normaler Steuerung rein drehzahlab­ hängig ist.

Fig. 5 zeigt ein Flußdiagramm zur rechnergesteuerten Nachbildung der obengenannten Funktionsverläufe.

Das Startprogramm beginnt nach diesem in Fig. 5 dar­ gestellten Flußdiagramm bei Block 40. Es folgt eine Abfrage auf einen Drehzahlwert von 20 Umdrehungen pro Minute (41). Solange dieser Drehzahlwert noch nicht erreicht ist, wird ein Merker A = 1 und ein Merker B = 0 gesetzt (42). Es folgt eine Abfrage des Merkers A auf den Wert 1 (43). Solange der Merker nicht auf 1 gesetzt ist, wird entsprechend Block 44 kein Kraft­ stoff zugemessen und die Abfrage beginnt wieder von neuem. Besitzt der Merker A den Wert 1, folgt die Ab­ frage des Wertes des Merkers 3. Im Startfall, d. h. bei Drehzahlen unterhalb von 20 Umdrehungen pro Mi­ nute besitzt der Merker B den Wert = 0, so daß in diesem Startfall bei der Merker B-Abfrage 45 ein Nein-Signal auftritt. Es schließt sich eine weitere Drehzahlabfrage 46 an, deren Grenzwert 60 Umdrehun­ gen pro Minute beträgt. Solange diese Drehzahl noch nicht erreicht ist, kommt ebenfalls Block 44 zum Tra­ gen, nachdem keine Kraftstoffzumessung auftritt. Ist die 60-Umdrehungen pro Minute-Schwelle jedoch erreicht, wird der Merker B auf 1 (47), eine Zeitzählung 48 auf 0 gesetzt. Gleichzeitig wird die Kraftstoffzumessung mit einem Anfangswert QKST = QSTO (49) aktiviert. Dies entspricht dem Mengensprung von Fig. 2. Im Anschluß an diese Mengenbestimmung 49 wird in einem speziellen Programmschritt 50 die Drehzahlabhängigkeit der Kraft­ stoffzumessung berechnet und im folgenden Programm­ schritt 51 eine Startmenge mit dem Wert QKST im Block 49 definiert. Daran beschließt sich eine Abfrage 52 daraufhin an, ob der Startmengenwert größer oder klei­ ner dem augenblicklichen drehzahlabhängigen Mengenwert QKSTn ist. Solange er diesen Wert noch nicht erreicht hat, gibt es einen erneuten Rücksprung ins Programm. Hat die Startmenge den drehzahlabhängigen Wert jedoch erreicht, dann dominiert die Drehzahlabhängigkeit und die jeweilige Startmenge erhält diesen Wert zugewiesen. Da in Block 47 der Merker B = 1 gesetzt wurde, kommt bei einem neuerlichen Programmdurchlauf bei der Abfrage­ einheit 45 der zweite - der Ja-Ausgang - zum Tragen. Es folgt eine Drehzahlabfrage auf den Wert 800 Umdrehungen pro Minute in der Einheit 55. Solange dieser Wert noch nicht erreicht ist, beginnt und dauert eine Zeitzählung in Block 56 und schließlich eine Zeitabfrage auf die Zeitdauer T, 57. Für Zeiten kleiner T wird entsprechend der Darstellung von Fig. 2 die Grundstartmenge QST0 (Block 49) zugemessen. Im anderen Fall findet bei jedem Programmdurchlauf ein Integrationsvorgang mit einem be­ stimmten Zuwachs statt (58). Oberhalb einer Drehzahl von 800 Umdrehungen pro Minute (Abfrageeinheit 55) wird der Merker A = 0 gesetzt (60), die Startmenge ebenfalls auf Null (61) und das Normalprogramm für die Kraftstoff­ zumessung während des normalen Fahrbetriebs eingeschal­ tet (62). 63 markiert schließlich das Ende des Gesamt­ programms.

Im einzelnen zeigt das Flußdiagramm folgenden Programm­ ablauf. Ein Startvorgang wird aus Sicherheitsgründen erst oberhalb einer Drehzahl von 20 Umdrehungen pro Mi­ nute als solcher definiert. Zugemessen wird Kraftstoff erst oberhalb einer Drehzahl von 60 Umdrehungen pro Mi­ nute. Es folgt eine Zeitdauer T mit konstanter Kraft­ stoffzumessung und anschließend eine Kraftstoffzumes­ sung mit steigender Funktion, wobei sich der Anstieg nach Art des Zuwachses, siehe Block 58, richtet. Diese Erhöhung dauert nun solange, bis die drehzahlabhängige Mengenkennlinie QKSTn nach Fig. 3 erreicht ist. Ist sie erreicht, dann dominiert die drehzahlabhängige Abregelung, so daß auch die zugemessene Kraftstoff­ menge nicht mehr laufend erhöht, sondern nach der Kenn­ linie von Fig. 3 verringert wird. Oberhalb einer Drehzahl von 800 Umdrehungen pro Minute gilt der Start­ vorgang als beendet und das normale Programm beginnt.

Beim Flußdiagramm nach Fig. 5 können vor allem die Aus­ gangswerte der Blöcke 49, 50 und 58 variabel sein, um Grund-Kraftstoffmengenwerte, drehzahlabhängige Kraft­ stoffmengenwerte und Zuwachsraten variabel einstellen zu können. Selbstverständlich kann auch der Wiederein­ setzpunkt des Programmdurchlaufs anders gewählt werden, als dies in Fig. 5 dargestellt ist.

Claims (3)

1. Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr zu einer Brennkraft­ maschine mit Selbstzündung während des Startvorganges der Brenn­ kraftmaschine, bei dem die Kraftstoffmenge

• - zu Beginn des Startvorganges für eine vorgebbare Zeit (T) einen konstanten Wert besitzt,
• - nach Ablauf der vorgebbaren Zeit (T) stufen- oder rampenför­ mig oder stetig nicht linear und/oder drehzahlabhängig erhöht wird, und
• - nach dem Überschreiten eines bestimmten Drehzahl- bzw. Kraft­ stoffmengenwertes bis zum Ende des Startvorganges über der Drehzahl reduziert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoffmenge oberhalb eines be­ stimmten Drehzahlwertes bzw. Kraftstoffmengenwertes mit steigender Drehzahl linear abnimmt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß oberhalb einer Drehzahl von vorzugsweise 60 Umdrehungen pro Minute die Kraftstoffzufuhr einsetzt und oberhalb einer höheren Drehzahl von vorzugsweise 800 Umdrehungen pro Minute die Kraftstoff­ zumessung losgelöst von der Startmengensignalerzeugung bestimmt wird.