DE4040828A1 - Steuersystem fuer eine kraftstoffpumpe - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Steuersystem für eine Kraftstoffpumpe gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.

Ein solches Steuersystem ist aus der nicht vorveröffentlichten DE-OS 40 21 886 bekannt. Dort wird ein System für eine Kraftstoff­ pumpe bei einer Dieselbrennkraftmaschine beschrieben. Bei dem dort beschriebenen System steuern Magnetventile die Kraftstoffzufuhr. Zur exakten Steuerung der Einspritzmenge und des Einspritzbeginns sind an der Kurbelwelle und/oder an der Nockenwelle Impulsräder angeord­ net. Diese Impulsräder geben jeweils Impulsfolgen ab, die verschie­ dene Impulse enthalten. So ist jeder Einspritzung eine Referenzim­ pulsmarke zugeordnet, die den Einspritzbeginn festlegt. Ferner sind Drehzahlimpulse zur Erfassung der mittleren und der momentanen Dreh­ zahl vorhanden. Der Synchronisationsimpuls (Synchronimpuls) dient zur Zuordnung und Einspritzung zu dem entsprechenden Zylinder. Bei dem bekannten System wird dieser Synchronimpuls von dem Impulsrad auf der Nockenwelle abgegeben. Da dieses Impulsrad gleichzeitig die Drehzahlimpulse zur Erfassung der Momentandrehzahl abgibt, kann es durch die Marke, die den Synchronimpuls abgibt, zu Ungenauigkeiten bei der Drehzahlerfassung kommen.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Steuersystem der eingangs genannten Art eine möglichst schnelle und genaue Synchroni­ sation der Einspritzung zu erhalten, ohne dabei die übrigen Meßsignale zu beeinflussen. Die Synchronisation soll auch dann noch ermöglicht werden, wenn verschiedene Sensorsignale nicht zur Verfü­ gung stehen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Steuersystem hat gegenüber dem Stand der Tech­ nik den Vorteil, daß kein zusätzlicher Geber zur Synchronisation erforderlich ist und die Synchronisation sehr schnell erfolgt. Es treten keine Fehler bei der Drehzahlerfassung aufgrund des Synchron­ impulses auf. Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Er­ findung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsformen erläutert. So zeigt die Fig. 1 ein gro­ bes Blockdiagramm des erfindungsgemäßen Systems, die Fig. 2 die verschiedenen Impulse der auf der Nocken- und Kurbelwelle angeord­ neten Impulsgeber sowie der Drehzahlverlauf über der Zeit, die Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung der Funktionsweise des erfin­ dungsgemäßen Systems, die Fig. 4 ein Diagramm zur Verdeutlichung von verschiedenen Signalen der Magnetventilansteuerung, die Fig. 5 ein weiteres Flußdiagramm zur Verdeutlichung der Funktionsweise ei­ ner Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sowie die Fig. 7 ein weiteres Flußdiagramm zur Verdeutlichung der Arbeitsweise einer Notlaufsteuerung, die Fig. 8 verschiedene Abfolgen von Ansteuerun­ gen der Magnetventile.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Im folgenden wird das erfindungsgemäße System am Beispiel einer Die­ selbrennkraftmaschine beschrieben. Es ist aber ohne weiteres auch auf andere Brennkraftmaschinen, bei denen die Kraftstoffeinspritzung gesteuert bzw. geregelt wird, übertragbar.

In Fig. 1 ist grobschematisch das erfindungsgemäße System darge­ stellt. Ein Steuergerät 105 steht mit einer Stelleinrichtung 110 in diesem Ausführungsbeispiel einem Magnetventil in Verbindung. Das Magnetventil 110 ist an einer Kraftstoffpumpe 120 angebracht. Abhän­ gig von der Stellung des Magnetventils 110 mißt die Kraftstoffpumpe 120 der Brennkraftmaschine 100 Kraftstoff zu. In diesem Ausführungs­ beispiel ist jedem Zylinder der Brennkraftmaschine 100 eine separate Kraftstoffpumpe 120 und ein Magnetventil 110 zugeordnet. Es ist aber auch denkbar, daß eine Kraftstoffpumpe 120 und ein Magnetventil ab­ wechselnd den einzelnen Zylindern Kraftstoff zumißt. Dies trifft insbesondere auf magnetventilgesteuerte Verteilerpumpen zu.

Das Steuergerät 105 erhält Signale von einem, an der Kurbelwelle angebrachten, Impulsgeber 130 und von einem, an der Nockenwelle angebrachten, Impulsgeber 140. Die Impulsgeber 130 und 140 bestehen jeweils aus einem Impulsrad 132, 142 auf der jeweiligen Welle und einem Sensor samt Auswerteschaltung 134, 144 die entsprechende Im­ pulse abgeben. Ferner erhält das Steuergerät 105 Signale von weite­ ren Sensoren 150, die die Fahrpedalstellung bzw. den Fahrerwunsch und/oder Temperaturwerte sowie Druckwerte angeben. Abhängig von die­ sen Signalen berechnet das Steuergerät 105 dann die Ansteuerimpulse I für das Magnetventil 110.

Auf dem Impulsrad an der Kurbelwelle sind vorzugsweise soviele Zähne angeordnet wie die Brennkraftmaschine Zylinder besitzt. Zusätzlich ist noch eine Synchronmarke S angebracht. Da sich die Kurbelwelle pro Motorumdrehung zweimal dreht, erzeugt dieses Impulsrad bei jeder Motorumdrehung pro Zylinder jeweils einen Referenzimpuls R und einen Drehzahlimpuls N, sowie zwei Synchronimpulse S. Die Drehzahl- und Referenzimpulse besitzen jeweils den gleichen Abstand.

Auf einem auf der Nockenwelle angebrachten Impulsrad erzeugen Marken NW jeweils zwei Impulse pro Zylinder. Zwei solche Impulse definieren einen Drehzahlmeßwinkel NM und dienen zur Erfassung der momentanen Drehzahl. Dabei sind jedem Zylinder zwei Drehzahlmeßmarken NW1, NW2, NW3 und NW4 zugeordnet.

Bei den üblichen Steuersystemen ist ein Zylinderzähler vorhanden, der laufend zwischen den Werten 1 und N zählt, wobei N die Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine angibt. Abhängig vom Stand des Zählers wird in den entsprechenden Zylinder Kraftstoff eingespritzt. Steht der Zylinderzähler auf 3, so erfolgt die nächste Einspritzung in den Zylinder 3. Dieser Zylinderzähler legt die Zündfolge fest. Beim Start der Brennkraftmaschine muß eine Synchronisation erfolgen, dies bedeutet der Zähler muß mit dem richtigen Wert initialisiert werden. Wie diese Synchronisation erfolgt, wird in den folgenden Ausführungen beschrieben.

Das erfindungsgemäße System ist mit entsprechenden Abwandlungen auch auf Zumeßsysteme anwendbar, bei denen die Impulsgeber gerade ver­ tauscht angebracht sind. Das heißt der Impulsgeber, der die Dreh­ zahlimpulse erzeugt, ist auf der Kurbelwelle, und der Impulsgeber, der die Referenzimpulse abgibt, ist auf der Nockenwelle angeordnet. Es ist sogar denkbar, daß beide Impulsgeber an der gleichen Welle plaziert sind, oder daß nur ein Impulsgeber vorhanden ist und eine entsprechende Auswerteschaltung die einzelnen Impulsfolgen trennt.

In Fig. 2 sind die verschiedenen Impulse für etwas mehr als eine 1/2 Motorumdrehung aufgezeigt. In Fig. 2a sind die Drehzahlmeßwin­ kel NM zur Erfassung der momentanen Drehzahl der Brennkraftmaschine eingezeichnet. Jeweils zwei aufeinanderfolgende Impulse werden als Drehzahlmeßwinkel NM1, NM2, NM3, NM4 bezeichnet. Ausgehend von die­ sen Impulsen wird die momentane Drehzahl berechnet, die zur Berech­ nung der genauen Kraftstoffmengenzumessung während der darauffolgen­ den Einspritzung dient.

Gestrichelt sind weitere Impulse eingezeichnet, die nicht unbedingt notwendig sind, die aber beim Vorhandensein eine wesentliche Verbes­ serung des Systems darstellen. Diese Impulse sind so angeordnet, daß alle Impulse des Impulsgebers auf der Nockenwelle den gleichen Ab­ stand besitzen. Dies hat den Vorteil, daß die Signalauswertung we­ sentlich vereinfacht wird. Die Auswertung von Impulsen mit gleichem Abstand ist einfacher und genauer, als die Auswertung von Impulsen mit ungleichem Abstand.

Erforderlich für das erfindungsgemäße System sind aber nur die dick eingezeichneten Impulse, die die mit NM1, NM2, NM3 und NM4 bezeich­ neten Drehzahlmeßwinkel bilden. In Figur b ist der Drehzahlverlauf eingetragen. Gestrichelt ist der Drehzahlverlauf eingezeichnet, der sich ergibt, wenn keine Zumessung erfolgt. Strichpunktiert ist der Drehzahlverlauf eingetragen, der sich ergibt, wenn anschließend an den Drehzahlmeßwinkel NM2 eine Einspritzung erfolgt.

In Fig. 2c sind die Impulse des Kurbelwellengebers aufgetragen. Dies sind der Referenzimpuls R, der unmittelbar auf den Drehzahlmeß­ winkel NM des entsprechenden Zylinders folgt. Zwischen zwei Refe­ renzimpulsen R ist jeweils noch ein Drehzahlimpuls N eingezeichnet. Dieser Drehzahlimpuls N dient zur Erfassung der mittleren Drehzahl der Kurbelwelle. Zusätzlich ist noch ein Synchronimpuls S eingetra­ gen. Dieser dient zur Synchronisation der Zylinder.

Da die Kurbelwelle pro Pumpenumdrehung zwei Umdrehungen ausführt, die Nockenwelle dagegen pro Pumpenumdrehung nur eine Umdrehung aus­ übt, ergeben sich pro Nockenwellenumdrehung zwei Kurbelwellenumdre­ hungen. Dies ist dadurch angedeutet, daß der Drehzahlmeßwinkel NM1 auch als Drehzahlmeßwinkel NM3 und der Drehzahlmeßwinkel NM2 auch als Drehzahlmeßwinkel NM4 bezeichnet werden.

Erkennt nun das Steuergerät 105, daß der Synchronimpuls S aufgetre­ ten ist, so wird anhand des Drehzahlmeßwinkels NM2 die momentane Drehzahl erfaßt, die zur Berechnung der Zumessung in den zweiten bzw. den vierten Zylinder nötig ist. Nach auftreten der Synchron­ marke muß die nächste Einspritzung entweder in den Zylinder 2 oder 4 erfolgen. Es erfolgt eine Zumessung in den Zylinder 2. Ergibt sich dabei der strichpunktierte Verlauf der in Fig. 2b eingezeichnet ist, so war diese Zumessung korrekt. Ergibt sich dagegen der ge­ strichelt eingezeichnete Verlauf, so war der Zylinder 2 falsch. Die Zumessung hätte in den Zylinder 4 erfolgen müssen.

In Fig. 3 ist ein Flußdiagramm zur Funktionsweise des erfindungsge­ mäßen Systems dargestellt. In einem ersten Teil wird die Synchron­ marke S erkannt. Hierzu stehen verschiedene Möglichkeiten zur Ver­ fügung. Zum einen kann in einem Schritt 301 durch einen logischen Vergleich der Impulsabstände, der Synchronimpuls S erkannt werden. Hierzu wird der Abstand zwischen den Impulsen des Impulsgebers auf der Kurbelwelle ausgewertet. Ist der Abstand zweier aufeinanderfol­ gender Impulse wesentlich kleiner, als der Abstand der vorangehenden Impulse, so wird die letzte Impuls als Synchronimpuls S identifi­ ziert.

Da in den Abstand der Impulse auch Drehzahlungleichförmigkeiten bei der Beschleunigung oder der Verzögerung eingehen, sind hier Fehlin­ terpretationen möglich. Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestal­ tung dagegen, wird die Anzahl der Impulse des Impulsgebers auf der Kurbelwelle, die zwischen zwei Drehzahlmeßwinkeln auftreten, ausge­ wertet. Anhand der Anzahl der Impulse wird erkannt, ob ein Synchron­ impuls S vorlag.

Hierzu wird in einem Schritt 300 ein Drehzahlmeßwinkel NM erkannt. Nach Erkennen des Drehzahlmeßwinkels NM wird ein Zähler Z1 zuerst auf Null gesetzt, und bei jedem Auftreten eines Impulses des Impuls­ gebers auf der Kurbelwelle um 1 erhöht. Der Zähler Z1 wird solange erhöht, bis der Schritt 310 erkennt, daß ein zweiter Drehzahlmeßwin­ kel NM auftritt.

Erkennt die Abfrageeinheit 320, daß der Zähler den Wert 2 besitzt, so ist kein Synchronimpuls S aufgetreten. Dies bedeutet, daß es sich bei dem zweiten Drehzahlmeßwinkel, der im Schritt 310 erkannt wurde, um die Drehzahlimpuls NM3 oder NM1 handelt. Dies bedeutet, daß die nächste Einspritzung in den ersten bzw. in den dritten Zylinder er­ folgen muß Block 322.

Erkennt die Abfrageeinheit 320 dagegen, daß der Zähler ungleich 2 ist, folgt die Abfrageeinheit 325. Erkennt diese, daß der Zählerwert 3 ist, wird das Vorliegen eines Synchronimpulses S erkannt. In die­ sem Fall handelt es sich bei dem zweiten, im Schritt 310 erkannten, Drehzahlmeßwinkel um die Drehzahlmeßwinkel NM2 bzw. NM4. Dies bedeu­ tet, daß die nächste Zumessung in den zweiten bzw. in den vierten Zylinder erfolgen muß, siehe Block 327. Erkennt die Abfrageeinheit 325, daß der Zählerstand ungleich 3 ist, so wird im Schritt 330 auf Fehler erkannt. In diesem Fall muß dieser Teil des Flußdiagramms nochmals durchlaufen werden.

In einem zweiten Teil werden in einem Schritt 335 die Einspritzdaten berechnet. Dies sind der Spritzbeginn SB und die Spritzdauer SD. Im Schritt 340 erfolgt dann eine Probeansteuerung des entsprechenden Magnetventils, dies hat kann eine Zumessung in einen der beiden mög­ lichen Zylinder zur Folge haben. Im folgenden wird erkannt, ob die Probeansteuerung korrekt war. Eine solche Erkennung ist dadurch mög­ lich, daß die Drehzahl ausgewertet wird. Ist die Drehzahl, die im Drehzahlmeßwinkel NM3 nach der Ansteuerung erfaßt wird, wesentlich größer als die Drehzahl, die mit dem Drehzahmeßwinkel NM2 vor der Ansteuerung erfaßt wird, so war die Probeansteuerung korrekt. Die Auswertung, ob die Ansteuerung korrekt war, kann besonders vorteil­ haft auch durch Auswerten der Ein- oder Ausschaltzeiten TE, TA des Magnetventils erfolgen.

Im Schritt 345 wird die Drehzahl im Drehzahlmeßwinkel NM3 erfaßt. Die Vergleichsstufe 350 vergleicht diese mit dem vorhergehenden Drehzahlwert im Meßwinkel NM2. Ist die Drehzahl größer als die vor­ hergehende, so erfolgt im Schritt 355 die Zumessung in den Zylinder 3. Ist sie kleiner, so erfolgt im Schritt 352 die Zumessung in den Zylinder 1. Im sich anschließenden Schritt 360 erfolgt dann die nächste Zumessung jeweils in den darauffolgenden Zylinder.

Bei einer 4-Zylinder-Brennkraftmaschine ist hiermit die Synchronisa­ tion abgeschlossen. Wird keine Drehzahlzunahme erkannt, so muß bei einer 6-Zylinder-Brennkraftmaschine noch eine weitere Probezumessung durchgeführt werden.

Mit diesem vorteilhaften Verfahren ist es also möglich, die Synchro­ nisation spätestens nach einer Kurbelwellenumdrehung im Durchschnitt sogar nach einer halben Kurbelwellenumdrehung durchzuführen. Die Synchronisation erfolgt also innerhalb eines Kolbenhubes. Es ist besonders vorteilhaft, wenn neben oder statt der Drehzahl die Schaltzeiten des Magnetventils ausgewertet wird.

Bei einem Pumpe-Düse-System treibt die Nockenwelle direkt bzw. indi­ rekt den Pumpenkolben an. Bei einer 4-Zylinder-Brennkraftmaschine sind jeweils vier Pumpe-Düse-Einheiten direkt an der Brennkraftma­ schine angeordnet. Jeweils eine der Pumpe-Düse-Einheiten fördert Kraftstoff in die Brennkraftmaschine. Jede Pumpe-Düse enthält ein Förderelement. Bei beginnender Mengenförderung über das Element er­ folgt auch eine Mengenförderung durch das zugehörige Magnetventil. Bei Schließen des Magnetventils erfolgt die Einspritzung in den Brennraum. Die Mengenförderung durch das offene Magnetventil in den Elementraum und der Druckaufbau bei geschlossenem Magnetventil er­ folgt nur an dem Magnetventil bzw. an der Pumpe-Düse-Einheit, deren Element fördert. Dies besagt, daß die Nockenwelle dieses Element so antreibt, daß im Elementraum Druck aufgebaut wird. Bei den rest­ lichen drei Pumpe-Düse-Einheiten erfolgt keine Mengenförderung durch das Element.

Die Einschaltzeiten und die Ausschaltzeiten des Magnetventils hängen davon ab, ob Kraftstoff durch das Magnetventil gefördert wird oder nicht. Daher ist es möglich, über die Messung der Einschalt- bzw. der Ausschaltzeiten den Zylinder zu erkennen. Die Einschaltzeit wird über eine BIP-Erkennung, die Ausschaltzeit über eine BOP oder EIP-Erkennung festgestellt.

Zur Verdeutlichung dieser Begriffe sei auf Fig. 4 verwiesen. In Fig. 4a ist der Magnetventilhub MH über der Zeit t aufgetragen. In Fig. 4b ist der Ansteuerimpuls I des Magnetventils über der Zeit aufgetragen.

Mit BIP ist der Beginn des Einspritzvorgangs gekennzeichnet. Ab die­ sem Zeitpunkt wird Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt. Mit BOP ist das Ende des Einspritzvorgangs bezeichnet. Zu diesem Zeitpunkt beginnt der Schließvorgang des Magnetventils. Dies bedeutet, daß sich der Öffnungsquerschnitt des Magnetventils verkleinert. Zum Zeitpunkt EIP ist das Magnetventil vollkommen offen und es findet kein Druckaufbau mehr statt. Dies hat zur Folge, daß die Einsprit­ zung aufhört. Es erfolgt keinerlei Einspritzung von Kraftstoff mehr in den Brennraum.

Wie Fig. 4a, b zeigt, besteht eine Zeitdifferenz zwischen dem Schaltimpuls I für das Magnetventil und dem Beginn und dem Ende der Einspritzung. Die Differenz zwischen Beginn des Ansteuerimpulses und dem Beginn der Einspritzung BIP wird als Einschaltzeit TE bezeich­ net. Die Zeitdifferenz zwischen Ende des Ansteuerimpulses I und dem Ende der Einspritzung EIP wird als Ausschaltzeit TA bezeichnet. Die Einschaltzeit TE und die Ausschaltzeit TA hängen jeweils davon ab, ob das Magnetventil unter Last, es wird Kraftstoff gefördert, oder im Leerlaufbetrieb, das heißt keine Kraftstoffmengenförderung, ar­ beitet.

Die Synchronisation, das heißt die Zuordnung des Zylinderzählers zum jeweilig einzuspritzenden Zylinder erfolgt nun wie folgt. Beim Start werden die einzelnen Magnetventile der verschiedenen Pumpe-Düse-Ein­ heiten zyklisch von Zylinder 1 bis Zylinder N jeweils kurz angesteu­ ert, das heißt geschlossen und sofort wieder geöffnet.

Das Öffnen und Schließen erfolgt vorzugsweise in einem Zeitabstand von etwa 1,5 Millisekunden. Während der kurzen Öffnungszeit des Magnetventils wird, sofern sich ein Pumpenelement im Vorhub befin­ det, nur eine im Vergleich zur Startmenge vernachlässigbare Menge eingespritzt. Während der Probeansteuerung der Magnetventile werden die Einschaltzeiten TE und/ oder die Ausschaltzeiten TA erfaßt. An­ hand der gemessenen Schaltzeiten kann festgestellt werden, welches der Pumpe-Düse-Elemente fördert. Ausgehend von diesem Wert kann der Zylinderzähler mit dem richtigen Wert gestartet werden.

Dieses Verfahren läuft wie im Flußdiagramm der Fig. 5 dargestellt ab. Im Schritt 400 erfolgt eine Initialisierung. So wird zum Bei­ spiel ein Zähler N auf Null gesetzt. Im Schritt 410 wird der Zähler N um 1 erhöht. Im Schritt 420 erfolgt dann die Ansteuerung des N-ten Magnetventils.

Im Schritt 430 erfolgt dann die Auswertung der Einschaltzeit TE und/ oder der Ausschaltzeit TA. Wird hierbei erkannt, daß keine Einsprit­ zung erfolgt, so erfolgt eine weitere Erhöhung des Zählers N um eins (Schritt 410). Wird jedoch erkannt, daß eine Förderung erfolgt, so wird im Schritt 440 der Zylinderzähler auf den Wert des Zählers N gesetzt. Hiermit endet dann das Synchronisationsprogramm.

Durch diese Vorgehensweise, der Probezumessung wird eine Synchroni­ sation schon bei der ersten Motorumdrehung ermöglicht. Ferner be­ sitzt diese Vorgehensweise gegenüber dem Verfahren versuchsweise Kraftstoff einzuspritzen und die Drehzahländerung auszuwerten, den Vorteil, daß keine Fehleinspritzungen der Startmenge erfolgen und daß daher keine Schwarzrauchemissionen auftreten. Die bei Pumpe-Dü­ se-Systemen vorhandenen Gebersysteme bzw. Auswerteprinzipien können für die Zylindersynchronisation verwendet werden. Es sind daher keine zusätzlichen Sensoren notwendig.

Beim Kaltstart kann durch unterschiedliche Zylinderreibung oder unvollständige Verbrennung eine falsche Deutung der Meßergebnisse nicht ausgeschlossen werden. Daher ist es notwendig, daß mit Hilfe einer Temperaturschwelle eine weitere Absicherung der Synchronisie­ rung abgewartet werden muß. Dabei wird wie folgt vorgegangen. Liegt die Temperatur unter einer vorgegebenen Schwelle, so wird nach ein­ maligem Durchlaufen der oben beschriebenen Flußdiagrammes das Ver­ fahren ein weiteres Mal durchgeführt. Dabei werden die beiden Ergeb­ nisse verglichen. Bei kaltem Motor fällt dieser längere Startvorgang nicht ins Gewicht.

Soll eine möglichst hohe Sicherheit des Systems gegen Ausfall er­ zielt werden, so muß der Synchronimpuls zusätzlich redundant erfaßt werden. Dies kann zum Beispiel dadurch erfolgen, daß auf der Nocken­ welle eine zusätzliche Synchronmarke angebracht ist. Diese Redundanz ermöglicht einen echten Notbetrieb, bei dem auch der ausgegangene Motor wieder gestartet und zur Werkstatt gefahren werden kann. Ist kein solcher zweiter Geber vorhanden, kann bei Ausfall des Gebers wohl der Motor weiterbetrieben werden, es ist aber kein erneuter Start möglich.

Treten einzelne Störimpulse auf, so muß eine Überwachung durch Ver­ gleich der durch das beschriebene Verfahren erkannten Synchronimpuls mit dem zyklisch umlaufenden Zylinderzähler erfolgen. Mit Hilfe ei­ ner Logik, einem redundanten Zylinderzähler sowie der beschriebenen Vorgehensweise werden einzelne Störimpulse wirkungslos gemacht. Falls mittels der Logik die Störung nicht behoben werden kann, muß solange der Motor noch dreht ein Notprogramm wie beim Starten für eine neue Synchronisation sorgen.

Ein besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß die Im­ pulsräder vertauscht angebracht sind. Dies bedeutet, daß auf der Kurbelwelle ein Impulsrad angeordnet ist das ein Inkrementalraster erzeugt. Ein solches Impulsrad gibt eine Impulsfolge ab, wie es in Fig. 6a dargestellt ist. Bei einer Brennkraftmaschine mit sechs Zylindern fehlt im Abstand von 120 Grad ein Impuls, dadurch wird ein Referenzimpuls R definiert. Dieser dient üblicherweise zur Festle­ gung des Einspritzbeginns. Ferner ist der obere Totpunkt OT des Kolbens eingezeichnet. Mit einem Pfeil ist die Drehrichtung der Welle angedeutet.

Auf der Nockenwelle befindet sich ein Geberrad, das zumindestens eine Synchronimpuls S sowie die Drehzahlimpulse N abgibt. Die Sig­ nalabfolge, die dieses Geberrad erzeugt, ist in Fig. 6b darge­ stellt. Die Drehzahlimpulse treten bei einer Brennkraftmaschine mit sechs Zylindern im Abstand von 60 Grad auf. Die Synchronmarke S dient üblicherweise zur Synchronisation.

Es ist sogar möglich, daß beide Impulsräder an der gleichen Welle plaziert sind, oder daß nur ein Impulsrad vorhanden ist und eine entsprechende Auswerteschaltung die einzelnen Impulsfolgen trennt.

Bei solchen Systemen erfolgt die Synchronisation üblicherweise durch Auswertung der Drehzahlimpulse N, des Synchronimpulses S und even­ tuell weiterer Signale.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist bei solchen Systemen besonders vorteilhaft zur Durchführung eines Notlaufbetriebs geeignet. Ein solcher Notlaufbetrieb ist dann erforderlich, wenn der Impulsgeber und/oder die zugeordnete Auswerteeinrichtung, die die Synchronim­ pulse erzeugen bzw. die Synchronisation durchführen, ausfallen.

Insbesondere ist das Verfahren bei solchen Systemen als Notlaufver­ fahren geeignet, bei denen die Synchronisation größtenteils aufgrund der Auswertung von Referenz- und/oder Synchronimpulsen durchgeführt wird. Bei solchen Systemen wird üblicherweise die Kraftstoffmenge erst freigegeben, wenn die Synchronisation erfolgt ist.

Um bei Ausfall der Synchronisation einen Notfahrbetrieb aufrechter­ halten zu können, dient die anhand der Fig. 7 erläuterten Vorge­ hensweise. Nach dem Einschalten des Steuergeräts Schritt 600, wird zuerst eine an sich bekannte Fehlerüberprüfung 610 durchgeführt.

Diese erkennt, ob die Synchronisation ordnungsgemäß durchgeführt werden kann oder ordnungsgemäß durchgeführt wurde. Dies ist zum Beispiel dann nicht der Fall, wenn die Sensoren und die Auswerteein­ richtung defekt sind. Erkennt die Abfrageeinheit 620, daß die Syn­ chronisation ordnungsgemäß durchgeführt werden kann oder durchge­ führt wurde, so erfolgt im Schritt 630 der normale Programmablauf zur Steuerung der Brennkraftmaschine. Wird dagegen erkannt, daß die Synchronisation fehlerhaft oder nicht möglich ist, so wird im Schritt 640 eine Notsynchronisation eingeleitet. An die sich der normale Steuervorgang 650 anschließt.

Eine solche Notsynchronisation kann, zum Beispiel wie in den voran­ gegangenen Abschnitten beschrieben, durchgeführt werden. Die Not­ synchronisation soll lediglich sicherstellen, daß die Brennkraftma­ schine gestartet werden kann und wenigstens mit eingeschränktem Funktionsumfang arbeitet. Im Notbetrieb ist eine schnelle Synchroni­ sation nicht erforderlich. Außerdem braucht im Notbetrieb keine Rücksicht auf unzulässig hohe Abgasemissionen genommen werden. Da also die Anforderungen an den Notbetrieb nicht so hoch sind, wie im normalen Betrieb, kann auch eine wesentlich einfachere Vorgehenswei­ se verwendet werden.

Zur Verdeutlichung der Vorgehensweise sei auf die Fig. 8 verwiesen, in der schematisch verschiedene Abfolgen von Ansteuerungen der Ma­ gnetventile aufgezeigt sind. Über der Zeit sind die Nummern der Magnetventile aufgetragen. Beispielhaft ist auch die korrekte Zünd­ folge ZF der einzelnen Zylinder eingetragen.

Zum Zeitpunkt T1 wird das Steuergerät eingeschaltet. Zwischen dem Zeitpunkt T1 und dem Zeitpunkt T2 wird üblicherweise die Synchroni­ sation durchgeführt. Wird in diesem Zeitraum erkannt, daß die Syn­ chronisation nicht durchgeführt werden kann, oder das die Synchroni­ sation fehlerhaft ist, wird auf die Notlaufbetrieb umgeschaltet. Zum Zeitpunkt T3 wird die Zumessung freigegeben. Mit x sind durchgeführ­ te Ansteuerungen und mit - sind ausgelassene Ansteuerungen eingetra­ gen. In Fig. 8a ist die Abfolge der Ansteuerungen der einzelnen Magnetventile MV nach einer korrekt durchgeführten Synchronisation aufgezeigt.

In den Fig. 8b und 8c ist jeweils die Abfolge der Ansteuerungen bei einer fehlerhaften Synchronisation oder bei einem Ausfall des Im­ pulsgebers auf der Nocken-/Kurbelwelle aufgezeigt. Bei der anhand der Fig. 8b verdeutlichten Vorgehensweise wird zunächst jeweils nur das dem ersten Zylinder zugeordnete Magnetventil für jeden fortlau­ fenden Einspritzvorgang angesteuert.

Die Ansteuerung des Magnetventils führt erst dann zu einer Einsprit­ zung, wenn der dem ersten Zylinder zugeordnete Pumpenkolben zu för­ dern beginnt. Es erfolgt also erst eine Einspritzung in den Brenn­ raum der Brennkraftmaschine, wenn der dem ersten Zylinder zugeordne­ te Pumpenkolben Kraftstoff fördert.

Spätestens zwei Kurbelwellenumdrehungen nach feststellen des Fehlers erfolgt eine Einspritzung, welche zum Zeitpunkt T4 zu einer markan­ ten Drehzahlerhöhung führt. Diese Drehzahlerhöhung wird wie schon beschrieben erkannt. Besonders vorteilhaft ist auch, wenn ein größe­ re Winkelbereich, als der Meßwinkel zur Erfassung der momentanen Drehzahl, ausgewertet wird. So kann zur Erkennung des Drehzahlan­ stiegs auch die mittlere Drehzahl Abstand herangezogen werden. Dies entspricht dem Abstand zwischen zwei Drehzahlimpulsen N.

Die Synchronisation ist beendet, wenn durch Auswerten des Drehzahl­ anstiegs feststeht, daß dem ersten Zylinder Kraftstoff zugemessen wurde. Anschließend werden die den übrigen Zylindern zugeordneten Magnetventile entsprechend der festgelegten Zündfolge angesteuert. Dabei wird eine Zumessung übersprungen, da der Drehzahlanstieg erst nach einer gewissen Verzögerungszeit erkannt wird.

Diese Vorgehensweise ermöglicht auch bei Ausfall der Synchronisation mittels des Synchronimpulses S eine schnelle Synchronisation (maxi­ mal nach zwei Kurbelwellenumdrehungen).

In Fig. 8c ist Abfolge der Ansteuerungen der einzelnen Magnetventi­ le für eine weitere Version des erfindungsgemäßen Verfahrens aufge­ zeigt. Diese Version sieht vor, daß zunächst die Magnetventile ent­ sprechend der festgelegten Zündfolge fortlaufend angesteuert werden. Ist noch keine Synchronisation erfolgt, das heißt, es wurde nicht mit dem richtigen Zylinder begonnen, so ergibt sich keine markante Drehzahlerhöhung. Nach einem Maschinenzyklus, das heißt alle Magnet­ ventile wurden einmal angesteuert (dies entspricht zwei Umdrehungen der Kurbelwelle) wird beim nächsten Maschinenzyklus die Ansteuerung für ein Magnetventil übersprungen.

Dies bedeutet, nach dem ersten Maschinenzyklus wird nicht mit dem ersten, sondern mit dem zweiten Magnetventil begonnen. Anschließend werden die Magnetventile wieder gemäß der festgelegten Zündfolge an­ gesteuert. Diese Vorgehensweise wird so lange wiederholt, wobei nacheinander jeweils die Ansteuerung eines anderen Magnetventils übersprungen wird, bis eine zum Förderhub des Pumpenkolbens synchro­ ne Magnetventilansteuerung zu Einspritzungen und damit zum Zeitpunkt T4 zu einer Drehzahlerhöhung führen. Anhand der Drehzahlerhöhung wird erkannt, daß das richtige Magnetventil angesteuert wurde. Somit können die weiteren Zumessungen mit der gefunden Synchronisation freigegeben werden.

Da bei dieser Vorgehensweise eine Erhöhung aufgrund von Einspritzun­ gen in alle Zylinder erfolgt, ist die Drehzahlerhöhung wesentlich größer als bei der ersten Version, bei der nur eine Einspritzung in einen Zylinder erfolgte. Diese größere Drehzahlsteigerung kann ein­ facher und sicherer erkannt werden.

Claims (14)

1. Steuersystem für eine Kraftstoffpumpe, insbesondere für eine magnetventilgesteuerte Kraftstoffpumpe bei einer selbstzündenden Brennkraftmaschine, mit einer die einzuspritzende Kraftstoffmenge festlegenden Stelleinrichtung, wobei an der Kurbelwelle und/oder an der Nockenwelle wenigstens ein Impulsgeber angeordnet ist, und die erzeugten Impulsfolgen wenigstens Referenzimpulse zur Festlegung des Einspritzbeginns in die einzelnen Zylinder enthalten, sowie der Drehzahlerfassung dienen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Synchroni­ sation eine Probeansteuerung der Stelleinrichtung erfolgt, und an­ hand der Reaktion des Steuersystems und/oder der Brennkraftmaschine erkannt wird, ob dem maßgebenden Zylinder Kraftstoff zugemessen wurde.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehzahlsignal oder Schaltzeiten der Magnetventile (TE, TA) ausge­ wertet werden und davon abhängig der maßgebende Zylinder erkannt wird.

3. Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß vom Impulsgeber auf der Kurbelwelle oder auf der Nockenwelle ein Synchronimpuls abgegeben wird, ausgehend von diesem Synchronimpuls eine Anzahl von Zylindern ausgewählt wird und anhand der Probeansteuerung entschieden wird, welcher dieser Zylinder der maßgebende ist.

4. Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß auf Zumessung in den maßgebenden Zylinder erkannt wird, wenn die Drehzahl, die in einem Drehzahlmeßwinkel nach der Probeansteuerung erfaßt wird, wesentlich größer ist als die Dreh­ zahl, die ein einem Drehzahlmeßwinkel vor der Probeansteuerung er­ faßt wird.

5. Steuersystem nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nacheinander alle Magnetventile angesteuert wer­ den, und anhand der unterschiedlichen Einschaltzeiten (TE) und/ oder der unterschiedlichen Ausschaltzeiten (TA) der Zylinder erkannt wird, in den die nächste Zumessung erfolgen soll.

6. Steuersystem nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Synchronimpuls S durch einen logischen Ver­ gleich der Abstände der Impulse des Impulsgebers auf der Kurbelwelle erkannt wird.

7. Steuersystem nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Synchronimpuls dadurch erkannt wird, daß die Anzahl der Impulse des Impulsgebers auf der Kurbelwelle, die zwi­ schen zwei Drehzahlmeßwinkeln auftreten, ausgewertet wird.

8. Steuersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Auftreten von drei Impulsen das Vorliegen des Synchronimpulses S erkannt wird.

9. Steuersystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei Auftreten von mehr als drei oder weniger als einem Impuls auf Fehler erkannt wird.

10. Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Unterschreiten einer Temperaturschwelle die Synchronisation wiederholt wird.

11. Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem zur Synchronisation im Notlauf­ betrieb dient.

12. Steuersystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Synchronisation ein einem bestimmten Zylinder zugeordnetes Magnet­ ventil fortlaufend bei jedem Einspritzvorgang angesteuert wird, bis anhand des Drehzahlsignals eine Einspritzung erkannt wird.

13. Steuersystem nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Synchronisation die Magnetventile gemäß einer festgelegten Zündfolge angesteuert werden, bis anhand des Drehzahlsignals eine Einspritzung erkannt wird, wobei jeweils nach zwei Kurbelwellenum­ drehungen eine Ansteuerung ausgelassen wir.

14. Steuersystem nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß nach erkennen einer Einspritzung die Ansteuerung der Magnetventile entsprechend der festgelegten Zündfolge erfolgt.