DE3236934C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach der Gattung des
Hauptanspruchs.
Bei einer Vorrichtung zur Verbesserung des Kaltstartverhaltens von
Brennkraftmaschinen, die von elektronischen oder elektrischen Steu
ergeräten gesteuert werden, ist es erforderlich, die jeweilige zeit
liche Vorgeschichte zu berücksichtigen. Dies ist mit Schwierigkeiten
verbunden, da durch das Abschalten des Steuergeräts dieses jedesmal
in einen Nullzustand versetzt wird und auch sämtliche Geräteteile
stromlos und entsprechend funktionslos werden. Es ist zwar möglich,
auf frühere Einschaltphasen zurückgehende Informationen, beispiels
weise bei digital arbeitenden Rechnern oder Steuergeräten auf
digitaler Basis allgemein zu speichern, dies bedeutet jedoch einen
erheblichen zusätzlichen Aufwand.
So ist es eine übliche Maßnahme, digitalen Speichern, die es in
vielfältigen Ausführungsformen gibt und die beim Abschalten ihr
Gedächtnis verlieren, dadurch ihren Speicherinhalt zu bewahren, daß
man diesen separate und zusätzliche Stromversorgungshilfskomponenten
zuordnet, die während der Abschaltphasen einspringen. Hierbei kann
es sich um kleine Akkus, gegebenenfalls aber auch nur um
Kondensatoren mit vergleichsweise großen Kapazitäten handeln, denn
die Ströme, die von diesen Speichern für den Erhalt ihrer
Informationen bezogen werden, sind relativ gering.
Nachteilig ist aber, daß die Gefahr besteht, daß bei länger
dauernden Ausschaltphasen der Speicherinhalt doch gelöscht wird,
wenn nämlich die separate Stromversorgung nicht mehr aufrecht
erhalten werden kann.
Die DE-OS 27 28 414 offenbart ein Verfahren und eine Einrichtung zum
Steuern der Einspritzmenge bei Brennkraftmaschinen beim Kaltstart.
Nach Fig. 5 dieses Dokuments in Verbindung mit der dazugehörigen
Beschreibung ist eine Zeitsteuerstufe 23 vorgesehen, die einen
auf- und entladbaren Kondensator 30 enthält, dessen Ladungszustand
mittels einer nachfolgenden analogen Schaltungsanordnung abgefragt
und unmittelbar weiterverarbeitet wird. Dabei werden die
Ladungs- und Entladungsvorgänge beim Kondensator mit einem Signal
gesteuert, das während der Anlasserbetätigung, d. h. während der
Startsignalgeber ein Signal abgibt, im Rhythmus des Ausgangssignals
eines Drehzahlgebers getaktet ist. (Maschinengeschriebene Seite 8,
Beginn des dritten Absatzes).
Es hat sich nun gezeigt, daß auch mit dieser bekannten Einrichtung
vor allem in Verbindung mit digital arbeitenden Steuergeräten für
die Kraftstoffzumessung bei Brennkraftmaschinen noch keine optimalen
Ergebnisse zu erzielen sind.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb eine Vorrichtung zu schaffen, die möglichst einfach, kostengünstig
und funktionsmäßig optimal eine Aussage über die zeitliche
Vorgeschichte bei einem Anlaßvorgang gibt um das Kaltstartverhalten
der Brennkraftmaschine zu verbessern.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Hauptanspruchs.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß auch bei Abschalten der
Versorgungsspannung eine eindeutige Aussage über die zeitliche
Vorgeschichte nach Art einer Zeitinformation erhalten bleibt, wobei
der zusätzliche Aufwand, der sich schaltungsmäßig ergibt, gering
ist. Damit ist die Kaltstartsteuerung der Kraftstoffeinspritzanlage
aufgrund der Einbeziehung der Dauer des oder der jeweils
vorhergehenden Startversuche so zu verbessern, daß eine Korrektur
der Kaltstarteinspritzmenge vorgenommen werden kann, so daß
verhindert wird, daß der Brennkraftmaschine bei jedem nachfolgenden
Kaltstartversuch ein derart überfettetes Gemisch zugeführt wird, daß
eine Zündung
dann schon aus diesem Grunde nicht mehr möglich ist. Es
ist ja bekannt, daß während des Kaltstarts eine Kraft
stoffeinspritzanlage der Brennkraftmaschine eine zunächst
sehr große Kraftstoffmenge zuführt, um die Kraftstoff
fehlmenge zu kompensieren, die zur Bildung eines
zündfähigen Gemisches nicht beiträgt und die dadurch verloren
geht, daß sich zunächst an den kalten Rohr- und Zylinder
wänden Kraftstoff niederschlägt. Die während des Start
versuchs zugeführte Kraftstoffmenge nimmt dann sehr schnell
ab, was auf eine elektrische Einspritzanlage angewandt
bedeutet, daß die Dauer der Einspritzimpulse ti sehr schnell
auf Werte reduziert wird, die normalen Einspritzdauern
unter Einbeziehung von angesaugter Luftmenge und Drehzahl
sowie der niedrigen Brennkraftmaschinentemperatur ent
sprechen. Der Einsatz vorliegender Erfindung verhindert
sicher, daß jeder nachfolgende Startversuch wieder mit der
vollen Kaltstart-Einspritzmenge beginnt; hierdurch werden
nicht nur eine Verschwendung von Kraftstoff und eine ent
sprechende Umweltbelastung, sondern auch Probleme bezüg
lich der Inbetriebsetzung der Brennkraftmaschine überhaupt
vermieden.
Da bei Einsatz vorliegender Erfindung die eingespritzte
Kraftstoffmenge bei neuerlichem Kaltstart dort beginnt,
wo der Abfall der Einspritzmenge beim vorhergehenden
Startversuch aufgehört hat, ist eine Überfettung des Ge
misches ausgeschlossen, auch bei sehr vielen Startversu
chen und unsachgemäßer Behandlung.
Besonders vorteilhaft ist die Realisierung der vorliegenden
Erfindung in Form eines analogen Speichers, der als Kondensator
ausgebildet, eine der Dauer des jeweils vorhergehenden Startversuchs
entsprechende Ladung aufweist, so daß die Ladungsmenge und damit die
am Kondensator anliegende Spannung unmittelbar die zu speichernde
und abzufragende Information bildet.
Durch Zuordnung des analogen Speichers zu einem digital arbeitenden
Steuergerät für die Kraftstoffeinspritzung läßt sich eine
Einbeziehung der gespeicherten Information ohne großen Aufwand beim
nächsten Startversuch dadurch realisieren, daß die Ladung über den
Kondensator von einem Analog-Digitalwandler abgefragt und
anschließend der Kondensator entladen wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.
Dabei zeigt Fig. 1 die Spannungsverläufe über der Zeit, die sich bei
einer Kaltstartsteuerung einer Brennkraftmaschine ergeben und Fig. 2a
und 2b zeigen ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, in
Blockbilddarstellung und als detaillierte Schaltung.
Im folgenden wird die Anwendung und Realisation vorliegender
Erfindung für den Betrieb einer Kraftstoffeinspritzanlage
hinsichtlich deren Kaltstartsteuerung erläutert.
Bei a) in Fig. 1 ist die am digital arbeitenden, elektro
nischen Steuergerät einer Kraftstoffeinspritzanlage an
liegende Versorgungsspannung gezeigt; b) in Fig. 1 zeigt
den Verlauf beispielsweise der am Anlasser zur Bewirkung
eines Startvorgangs anliegenden Spannung, so daß entspre
chend c) in Fig. 1 Kaltstarteinspritzimpulse erzeugt wer
den, deren Dauer schon über den Verlauf des Startvorgangs
stark abnimmt. Bei einem Wiederholstart ergibt sich al
lerdings bei einer Funktion ohne Speicher der in c) mit
I bezeichnete, gestrichelt dargestellte Verlauf der Dauer
von Kaltstarteinspritzimpulsen über der Zeit, der eine
Wiederholung des ersten Kaltstart-Einspritzvorgangs dar
stellt. Um die mit II bezeichnete Sollfunktion zu erzie
len, ist entsprechend Fig. 2a bei 1 ein Analogspeicher
vorgesehen, dem ein Analog-Digitalwandler 2 nachgeschaltet
ist. Der Analog-Digitalwandler 2 steht in Verbindung und
kommuniziert mit einer Rechnerschaltung bzw. direkt mit
dem digitalen Steuergerät 3, wobei dieser Block auch pe
riphere Schaltungselemente umfassen kann. Auf den Rech
ner 3 braucht nicht genauer eingegangen zu werden, da dies
nicht Gegenstand vorliegender Erfindung ist; alle drei
Komponenten 1, 2 und 3 werden jedoch über einen üblichen
Schalter, bei Kraftfahrzeugen den Zündschalter 4 an Ver
sorgungsspannung entsprechend Batteriespannung UB ge
legt. Bei Schließen des Zündschalters ergibt sich gleich
zeitig ein im Grunde in beliebiger Weise ableitbares Start
dauersignal, welches in Fig. 2a mit A bezeichnet ist; die
ses wird dem Analogspeicher 1 zugeführt und bewirkt, daß
der Analogspeicher als Funktion der Dauer des Startvor
gangs und damit der Dauer des jeweils zugeführten Start
impulses A eine Zeitinformation speichert, die als Höhe
einer Spannung abgebildet werden kann. Ist der Startvor
gang beendet und dabei die Brennkraftmaschine nicht ange
sprungen, dann wird auch der Schalter 4 wieder geöffnet;
die Ausbildung des Analogspeichers 1 ist jedoch so ge
troffen, beispielsweise durch eine in geeigneter Weise ge
schaltete Torschaltung, daß die analog gespeicherte Span
nung zur Dauer des Startvorgangs proportional erhalten
bleibt, so daß bei einem nächsten Startvorgang der dem
Analogspeicher 1 nachgeschaltete Analog-Digitalwandler,
gegebenenfalls sofort beim Schließen des Schalters 4 zu
nächst den gespeicherten Spannungswert abfragt und an
seinem Ausgang über die Verbindungsleitung 2a einen di
gitalen Wert in den Rechner setzt, der als Anfangswert
bei der Bemessung der Dauer der zu erzeugenden Kraftstoff
einspritzimpulse beim Kaltstart berücksichtigt wird. Sobald
der Rechner den die Dauer des vorherigen Startvorgangs
angebenden Anfangswert erhalten hat, wird über eine Rück
leitung 5 der Analogspeicher gelöscht und hierdurch auf
die nächste Messung vorbereitet.
Die detaillierte Schaltungsdarstellung der Fig. 2b läßt
den einfachen Aufbau erkennen; der Analogspeicher ist
als Kondensator C1 ausgebildet und über eine seine La
dung ermöglichende Diode D1 und einen Reihenwiderstand R1
sowie den Schalter 4 an die Batteriespannung UB ange
schlossen; am Verbindungspunkt der Diode D1 mit dem Wi
derstand R1 liegt die Abfrageleitung des Analog-Digital
wandlers 2. Der Startimpuls A wird am Eingang E über eine
weitere, für negative Spannungen leitende Diode D2 zuge
führt. Parallel zum Kondensator C1 ist noch eine Löschein
richtung geschaltet, bestehend aus einem Transistor T,
der vom Rechner über die Verbindungsleitung 5 angesteuert
wird.
Es ergibt sich dann folgende Funktion. Zunächst ist über
die Diode D2 der Verbindungspunkt des Widerstands R1 mit
der Diode D1 - bei fehlendem Startimpuls A - so weit in
Richtung auf eine negative Spannung vorgespannt, daß die
Diode D1 sperrt, unabhängig, ob der Schalter 4 zur Ver
sorgungsspannung UB geschlossen ist oder nicht. Wird
der Schalter 4 geschlossen und erscheint als dessen Folge
auch ein Startimpuls A, dann wird die Diode D2 stromlos,
da die an ihrer Kathode anliegende positive Spannung die
Diode in den Sperrzustand bringt. Die Ladung des Konden
sators C1 über den Schalter 4, den Lade- und Begrenzungs
widerstand R1 und die in Flußrichtung gepolte Diode D1
erfolgt dann solange, wie der Startimpuls A andauert,
was bedeutet, daß die Ladung des Kondensators C1 und ent
sprechend die an diesem sich aufbauende Spannung eine
Funktion der Startdauer ist. Wird der Startvorgang abge
brochen, dann endet der Startimpuls A und der Ladevor
gang wird unterbrochen; dies geschieht auch durch das Öff
nen des Schalters 4.
Sobald dann ein weiterer Startvorgang einsetzt, wird bei
geschlossenem Schalter 4 durch den neuen Startimpuls A
die Ladung des Kondensators C1 wieder freigegeben; zu
nächst und praktisch im ersten Augenblick des erneuten
Startvorgangs wird jedoch die am Kondensator C1 liegende
Spannung UC abgefragt und mit der gewonnenen Information
eine Bewertung der folgenden Startphase vorgenommen. Nach
dem Abfragevorgang wird der Kondensator vom Rechner ge
steuert entladen und auf die nächste Messung vorbe
reitet. Die Abfrage der Kondensatorspannung UC am Ver
bindungspunkt des Widerstandes R1 und der Diode D1 ist
deshalb zulässig, weil im Moment des Beginns des neuen
Ladevorgangs bei jedem neuen Startvorgang die Diode D1
ja leitend ist und daher die an ihrer Anode gebildete
Spannung praktisch der Kondensatorspannung entspricht.
Je nach Wunsch und Auslegung der Kraftstoffeinspritzan
lage kann die Löschung des Speicherinhalts am Konden
sator C1 nach jedem Startvorgang vorgenommen werden, so
daß immer nur der jeweils unmittelbar vorhergehende
Startvorgang in seiner Dauer bei der Bewertung der nach
folgenden Startphase Berücksichtigung findet oder die
Rechnerschaltung löscht den Kondensatorinhalt erst dann,
wenn die Brennkraftmaschine durchläuft, was bedeutet,
daß bei mehreren Startversuchen die vom Kondensator ge
speicherte Spannung der Dauer aller vorhergehenden Start
versuche entspricht und daher die Abfallfunktion der
zugeführten Kraftstoffmenge über der Startdauer insge
samt keine Unterbrechung erfährt. Diese Lösung kann für
extreme Bedingungen bevorzugt sein.
Claims (2)
1. Vorrichtung zur Verbesserung des Kaltstartverhaltens von Brenn
kraftmaschinen mit elektrischer, durch ein elektronisches Steuerge
rät gesteuerter, auf digitaler Grundlage arbeitender Kraftstoffein
spritzanlage, mit einem Kondensator als analogem Speicher, einem ei
ne Diode aufweisenden Entkopplungsnetzwerk für die spannungslose
Phase und mit Abfragemitteln, die zu Beginn jedes Wiedereinschaltens
zunächst zur Einbeziehung in den Funktionsablauf eine der Dauer der
vorhergehenden Einschaltphase entsprechende Zeitinformation erfas
sen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (C1) der mit der
Kathode der Diode (D1) verbunden ist, über die Diode (D1), deren
Anode mit einem Widerstand (R1) in Verbindung steht und über einen
Schalter (4) an Versorgungsspannung (UB) liegt, daß der
Verbindungspunkt zwischen Diode (D1) und Widerstand (R1), sowohl mit
der Anode einer weiteren Diode (D2) verbunden ist und über diese
Diode (D2) mit einem Startsignal (A) beaufschlagbar ist, als auch
mit dem Eingang eines Analog-Digital-Wandlers (2) in Verbindung
steht, der das Steuergerät (3) mit einem digitalen Anfangswert
entsprechend der Dauer des oder der vorhergehenden Startvorgänge
beliefert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Entladeeinrichtung (T) parallel zum Kondensator (C1) geschaltet und
vom Steuergerät (3) nach Abfrage durch den Analog-Digital-Wandler
(2) zur Entladung des Kondensators (C1) ansteuerbar ist.
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