EP0784744B1 - Steuersystem für die kraftstoffzumessung einer brennkraftmaschine - Google Patents

Steuersystem für die kraftstoffzumessung einer brennkraftmaschine Download PDF

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EP0784744B1
EP0784744B1 EP95929720A EP95929720A EP0784744B1 EP 0784744 B1 EP0784744 B1 EP 0784744B1 EP 95929720 A EP95929720 A EP 95929720A EP 95929720 A EP95929720 A EP 95929720A EP 0784744 B1 EP0784744 B1 EP 0784744B1
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EP
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internal combustion
combustion engine
threshold
hot
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Klaus Joos
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Definitions

  • the invention is based on a control system for metering fuel an internal combustion engine of the genus Main claim.
  • This tax system runs under the Signal processing for a given hot start situation a so-called hot start correction of the control signal for the at least one injection signal, with the basis for recognizing the hot start situation are temperature signals.
  • a hot start is used when e.g. B. after a brief pause in restart an then still hot internal combustion engine.
  • fuel vapor bubbles form in the fuel lines as well as in the injection valve themselves. In a subsequent starting process, these hinder Fuel vapor bubbles then the regular fuel metering. Therefore, under hot start conditions, an extended one Injection signal issued so that even when Fuel vapor bubbles have a certain minimum amount of fuel be made available to the combustion process can. The question of when and how arises long a hot start situation.
  • US 4 951 633 also deals with the hot start problem.
  • a hot start situation is assumed there if a defined period of time after the ignition is switched off has not expired and both the intake air temperature and the engine temperature also exceeds certain threshold values.
  • the hot start situation ends with these known systems then when the engine temperature drops below a threshold value or in the event of another attempt to start.
  • the object of the invention is therefore to make the best possible determinations to indicate when and for how long a hot start situation is present. This task is solved with the Combination of features of the main claim.
  • Figure 1 shows a qualitative representation of speed and different temperatures in an internal combustion engine before and after their shutdown in connection with the problem of a hot start
  • Figure 2 shows a rough overview flow chart in connection with a hot start correction
  • Figure 3 is a detailed flow chart showing the conditions for setting and resetting a special bit, that marks a hot start situation.
  • FIG. 1 shows the course of speed and various temperatures in an internal combustion engine before and after switching off, plotted over time.
  • time t 0 the ignition is switched off in the internal combustion engine, with the result that the speed drops to 0 by a subsequent time t 1 (curve a).
  • curve b shows the course of the internal combustion engine temperature: it slowly decreases after the internal combustion engine is switched off. The engine temperature is equated with the temperature of the coolant.
  • curve c is the course of the intake air temperature specified. It lies during the normal running of the internal combustion engine usually far below the engine temperature, because continuously new intake air from the warm internal combustion engine is sucked. After this Turning off the engine dries the influx fresher Intake air.
  • the intake air in the intake pipe warms up refers to the engine compartment temperature and points out below one approximated to the engine temperature Course on.
  • the further characteristic curve (d) shows the time course of the Injector temperature on. This course is through one marked very strong increase and by values that go beyond those of the engine temperature. This is because the injectors in the area of Cylinder head and this part with the internal combustion engine running gets particularly hot.
  • the diagram in FIG. 1 illustrates the danger of vapor bubbles forming in the fuel with the very sharp increase and the very high values of the injector temperature.
  • the diagram also shows that the injection valve temperature has approximately the course of the intake air temperature and, consequently, the injection valve temperature can be inferred from the intake air temperature. From measurements it is now known in which range critical injection valve temperatures are at which hot start problems are to be expected. In the representation of FIG. 1, this range lies between the times t 2 and t 3 . It is given approximately when and as long as the intake air temperature has a certain amount higher than when the internal combustion engine is switched off. An amount between about 5 ° C and about 20 ° C, for example about 12 ° C, is given here as an example. Of course, this value only applies to a specific internal combustion engine, since other amounts may inevitably apply to other internal combustion engines due to different designs.
  • FIG. 2 shows a rough overview of the flow diagram of a program-controlled signal processing system for controlling the fuel metering of an internal combustion engine.
  • Block 10 reads in the various operating data.
  • the determination of a basic metering signal follows in FIG. 11, which is corrected in the following block 12 so that it can ultimately be provided in an output unit 13 as an injection signal for an injection valve.
  • Figure 3 shows in detail a flow chart for determination a hot start situation, which is caused by the hot start bit that is then set B_HS is marked.
  • the flow chart of Figure 3 illustrates that a hot start situation then accepted and thus a hot start bit then set when the engine temperature tmot exceeds a first threshold value TMH and additionally an increase in the intake air temperature of delta-tans certain value has occurred since a last measurement Has.
  • the last value can be the one that leads to the When the engine was switched off, or however an average or a minimum value during a certain phase before the engine is switched off.
  • the new value is obtained at the time of switching on the ignition or the starter, whereby also Averages can be formed.

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Steuersystem für die Kraftstoffzumessung einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruches. Dieses Steuersystem führt im Rahmen der Signalverarbeitung bei einer gegebenen Heißstartsituation eine sogenannte Heißstartkorrektur des Ansteuersignals für das wenigstens eine Einspritzsignal durch, wobei Basis für das Erkennen der Heißstartsituation Temperatursignale sind.
Generell wird dann von einem Heißstartfall gesprochen, wenn z. B. nach einer kurzen Betriebspause der erneute Start bei einer dann noch heißen Brennkraftmaschine erfolgt. Bei ruhender heißer Maschine bilden sich Kraftstoffdampfblasen in den Kraftstoffleitungen sowie auch im Einspritzventil selbst. Bei einem nachfolgenden Startvorgang behindern diese Kraftstoffdampfblasen dann die reguläre Kraftstoffzumessung. Deshalb wird unter Heißstartbedingungen ein verlängertes Einspritzsignal ausgegeben, damit auch beim Auftreten von Kraftstoffdampfblasen eine gewisse Mindestmenge an Kraftstoff dem Verbrennungsprozeß zur Verfügung gestellt werden kann. Dabei stellt sich zwangsläufig die Frage, wann und wie lange eine Heißstartsituation vorliegt.
Die Problematik des Heißstartes wurde schon verschiedentlich in der Literatur behandelt. Beispielhaft seien zwei Dokumente angegeben.
Die DE 40 39 598 A (R. 24018) offenbart "Heißstartverfahren und -vorrichtung für eine Brennkraftmaschine". Eine Heißstartsituation wird bei der dort angegebenen Lehre dann angenommen, wenn sowohl die Motortemperatur als auch die Ansauglufttemperatur bestimmte Schwellwerte übersteigen und darüber hinaus die betragsmäßige Differenz zwischen der Ansauglufttemperatur zu einem früheren Zeitpunkt und der Ansauglufttemperatur bei einem neuen Start oberhalb einer wählbaren Schwelle liegt.
Die US 4 951 633 behandelt ebenfalls die Heißstart-Problematik. Dort wird dann eine Heißstartsituation angenommen, wenn eine definierte Zeitspanne nach Ausschalten der Zündung noch nicht abgelaufen ist und sowohl die Ansauglufttemperatur als auch die Motortemperatur bestimmte Schwellwerte übersteigt. Bei diesen bekannten Systemen endet die Heißstartsituation dann, wenn die Motortemperatur unter einen Schwellwert abfällt oder im Falle eines weiteren Startversuchs.
Der nächste Stand der Technik, gemäß DE-A- 4224 893 offenbart eine Heiß-Startmodifikation des Kraftstoffsteuersignals, wenn die
   Motortemperatur > Schwellwert
und die Differenz zwischen "Ansaugtemperatur bei Start" und "Ansaugtemperatur beim Abstellen" größer ist als ein Schwellwert.
Es hat sich nun gezeigt, daß die bekannten Systeme noch kein Optimum darstellen, vor allem bezüglich des angenommenen Endes einer Heißstartsituation.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, möglichst optimale Bestimmungen dafür anzugeben, wann und wie lange eine Heißstartsituation vorliegt. Gelöst wird diese Aufgabe mit der Merkmalskombination des Hauptanspruchs.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben und erläutert:
Es zeigen Figur 1 eine qualitative Darstellung von Drehzahl und verschiedenen Temperaturen bei einer Brennkraftmaschine vor und nach ihrem Abstellen in Verbindung mit der Problematik eines Heißstartes, Figur 2 zeigt ein grobes Übersichts-Flußdiagramm in Verbindung mit einer Heißstartkorrektur und Figur 3 ein detailliertes Flußdiagramm mit Angabe der Bedingungen für das Setzen und Rücksetzen eines speziellen Bits, das eine Heißstartsituation kennzeichnet.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Das in Figur 1 dargestellte Diagramm zeigt den Verlauf von Drehzahl und verschiedenen Temperaturen bei einer Brennkraftmaschine vor und nach dem Abstellen, aufgetragen jeweils über der Zeit. Zum Zeitpunkt t0 wird bei der Brennkraftmaschine die Zündung ausgeschaltet mit der Folge, daß die Drehzahl bis zu einem nachfolgenden Zeitpunkt t1 auf 0 absinkt (Kurvenzug a). Ein weiterer Kurvenzug b zeigt den Verlauf der Brennkraftmaschinentemperatur: sie sinkt langsam nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine ab. Dabei wird die Brennkraftmaschinentemperatur mit der Temperatur des Kühlmittels gleichgesetzt.
Mit dem Kurvenzug c ist der Verlauf der Ansauglufttemperatur angegeben. Sie liegt während des normalen Laufs der Brennkraftmaschine in der Regel weit unterhalb der Brennkraftmaschinentemperatur, weil fortlaufend neue Ansaugluft von der betriebswarmen Brennkraftmaschine angesaugt wird. Nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine versiegt der Zustrom frischer Ansaugluft. Die im Ansaugrohr stehende Ansaugluft erwärmt sich auf die Motorraumtemperatur und weist im folgenden einen der Brennkraftmaschinentemperatur angenäherten Verlauf auf.
Die weitere Kennlinie (d) gibt den zeitlichen Verlauf der Einspritzventil-Temperatur an. Dieser Verlauf ist durch einen sehr starken Anstieg gekennzeichnet und durch Werte, die über diejenigen der Brennkraftmaschinentemperatur hinausgehen. Dies deshalb, weil die Einspritzventile im Bereich des Zylinderkopfes liegen und dieser Teil bei laufender Brennkraftmaschine besonders heiß wird.
Das Diagramm von Figur 1 verdeutlicht mit dem sehr starken Anstieg sowie den sehr hohen Werten der Einspritzventil-Temperatur die Gefahr der Dampfblasenbildung beim Kraftstoff. Das Diagramm zeigt außerdem, daß die Einspritzventil-Temperatur in etwa den Verlauf der Ansaugluft-Temperatur besitzt und demzufolge ausgehend von der Ansaugluft-Temperatur auf die Einspritzventil-Temperatur geschlossen werden kann. Aus Messungen ist nun bekannt, in welchem Bereich kritische Einspritzventil-Temperaturen liegen, bei denen Heißstartprobleme zu erwarten sind. Dieser Bereich liegt bei der Darstellung von Figur 1 zwischen den Zeitpunkten t2 und t3. Er ist in etwa dann gegeben, wenn und so lange die Ansaugluft-temperatur einen um einen bestimmten Betrag höheren Wert als beim Abstellen der Brennkraftmaschine aufweist. Beispielhaft sei hier ein Betrag zwischen etwa 5°C und etwa 20°C angegeben, z.B. etwa 12°C. Selbstverständlich gilt dieser Wert nur für eine spezielle Brennkraftmaschine, da zwangsläufig aufgrund anderer Bauformen bei anderen Brennkraftmaschinen andere Beträge gelten können.
Es geht nun darum, den Bereich zwischen t2 und t3 nach Figur 1, in dem Heißstartprobleme zu erwarten sind, zu erkennen und dann, wenn ein erneuter Startvorgang innerhalb dieses Zeitraumes auftritt, besondere Maßnahmen zu ergreifen. Figur 2 zeigt in einer groben Übersicht das Flußdiagramm einer programmgesteuerten Signalverarbeitungsanlage bei der Steuerung der Kraftstoffzumessung einer Brennkraftmaschine. Mit Block 10 sei das Einlesen der verschiedenen Betriebsdaten angegeben. Es folgt in 11 die Bestimmung eines Grundzumeßsignals, das im folgenden Block 12 korrigiert wird, um letztlich in einer Ausgabeeinheit 13 als Einspritzsignal für ein Einspritzventil bereitgestellt werden zu können. Innerhalb des Blocks 12 für die einzelnen Korrekturen läuft u. a. eine Heißstartkorrektur 15 ab, solange eine Heißstartsituation angenommen wird. Dies ist mit einem gesetzten Heißstart-Bit B_HS = 1 angegeben. Solange dieses Heißstart-Bit gesetzt ist, was mittels der Abfrage 16 ermittelbar ist, so lange wird bei einem Neustart auch eine Heißstartkorrektur vorgesehen. Wird jedoch das Heißstart-Bit zurückgesetzt, entfällt die Heißstartkorrektur in Block 15. Selbstverständlich laufen im Rahmen der Brennkraftmaschinensteuerung verschiedene Korrekturen und Maßnahmen im Zusammenhang mit der Bildung eines Einspritzsignales ab, was mit jeweils gestrichelten Linien innerhalb des Blockes 12 für die Korrekturen symbolisch dargestellt ist.
Figur 3 zeigt im einzelnen ein Flußdiagramm zur Bestimmung einer Heißstartsituation, was durch das dann gesetzte Heißstart-Bit B_HS gekennzeichnet ist.
Nach dem Start 20 dieses Programmteils erfolgt eine Abfrage 21 dahingehend, ob die Brennkraftmaschinentemperatur tmot einen ersten Schwellwert TMH überschreitet. Ist dies der Fall, dient eine nachfolgende Abfrage 22 dazu, die Differenz zweier Ansaugluftwerte dahingehend abzufragen, ob der Betrag dieser Differenz z. B. 12°C überschreitet. Wenn ja, wird das Heißstart-Bit B_Hs gesetzt. Dies erfolgt in Block 23. Im weiteren Programmdurchlauf findet sich eine Abfrage 25 dahingehend, ob die Brennkraftmaschinentemperatur tmot unterhalb einer zweiten Schwelle TMGHS liegt. Wenn nein, startet in Block 26 eine Integration der von der Brennkraftmaschine angesaugten Luftmasse. Hat der aufintegrierte Luftmassenwert ml einen Schwellwert IMLHS erreicht, wird angenommen, daß die Einspritzventile durch die einströmende frische Luft wieder auf einen unkritischen Wert abgekühlt sind, und das gesetzte Heißstart-Bit B_Hs wird wieder auf 0 zurückgesetzt (Block 28). Damit endet dieser Programmzweig (29).
Ergab die Abfrage in der Abfrageeinheit 21 eine unterhalb der ersten Schwelle TMH liegende Brennkraftmaschinentemperatur tmot, dann erfolgt unmittelbar die weitere Abfrage auf das Erreichen des Wertes TMGHS in Abfrageblock 25. Ergab sich in der Einheit 22 nur ein geringer Temperaturunterschied zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ansauglufttemperaturwerten, dann wird das Heißstart-Bit ebenfalls nicht gesetzt und das Programm fährt als nächstes mit der Integration der Luftmasse in Block 26 fort. Erkennbar ist die Integration der Luftmasse bis zu einem bestimmten Schwellwert (Block 26 und Abfrage 27).
Wenn die Abfrage 25 ergibt, daß die Motortemperatur bereits unter eine zweite Schwelle TMGHS gefallen ist, wird unmittelbar das Heißstart-Bit B_HS in Block 28 zurückgesetzt.
Das Flußdiagramm von Figur 3 verdeutlicht, daß eine Heißstartsituation dann angenommen und damit ein Heißstart-Bit dann gesetzt wird, wenn die Brennkraftmaschinentemperatur tmot einen ersten Schwellwert TMH überschreitet und ergänzend ein Anstieg der Ansauglufttemperatur delta-tans um einen bestimmten Wert seit einer letzten Messung stattgefunden hat. Dabei kann der letzte Wert derjenige sein, der zum Zeitpunkt des Abstellens der Brennkraftmaschine herrschte, oder jedoch ein Mittelwert bzw. ein minimaler Wert während einer bestimmter Phase vor dem Abstellen der Brennkraftmaschine. Der neue Wert wird gewonnen zum Zeitpunkt des Einschaltens der Zündung oder des Anlassers, wobei ebenfalls Mittelwerte gebildet werden können.
Das Heißstart-Bit B_HS bleibt nun so lange gesetzt, bis die Brennkraftmaschinentemperatur tmot einen zweiten Schwellwert TMGHS unterschreitet, oder jedoch erst im Anschluß an das Durchströmen einer vorbestimmten Gesamtluftmasse IMLHS im Ansaugrohr, was mittels der Integration der Luftmasse ml in Block 26 sowie der Abfrage mit Block 27 erfaßbar ist. Dies gilt unabhängig von der ermittelten Differenz bei den Ansauglufttemperaturwerten (delta-tans) in Block 22. Damit bleibt sichergestellt, daß auch bei einem relativ kurzen Wiederholstart im Bereich zwischen den Zeiten t2 und t3 von Figur 1 ein Heißstartfall angenommen wird, obwohl in diesem Fall die Abfrage in Block 22 nur eine geringe Temperaturdifferenz delta-tans ergibt. Im Zusammenhang mit einer speziellen Brenmkraftmaschine haben sich folgende Schwellwerte als zweckmäßig erwiesen:
  • TMH zwischen den allgemein angebbaren werten TMH1 und TMH2, etwa im Bereich zwischen 80 und 110°C, vorzugsweise zwischen 95 und 105°C, entsprechend
  • TMGHS zwischen Werten TMGHS1 und TMGHS2 in der Größenordnung zwischen 70 und 100°C, vorzugsweise zwischen 85 und 95°C, Schwellwert der angesaugten Luftmasse IMLHS maximal etwa 4 Kilogramm.

    • Claims (4)

    1. Steuersystem für die Kraftstoffzumessung einer Brennkraftmaschine mit Mitteln zum Erfassen von Betriebsdaten, einer programmgesteuerten Signalverarbeitunganlage sowie Mitteln zur Ausgabe eines Ansteuersignals an wenigstens ein Einspritzventil,
      wobei im Rahmen der Signalverarbeitung bei gegebener Heißstartsituation eine sog. Heißstartkorrektur des Ansteuersignals durchgeführt wird,und Basis für das Erkennen einer Heißstartsituation Temperatursignale sind,
      eine Heißstartsituation dann angenommen wird, wenn
      die Brennkraftmaschinentemperatur tmot höher als eine erste Schwelle TMH liegt und
      die Differenz der Ansauglufttemperatur (delta-tans) zwischen einem früheren Wert und dem Wert zu Beginn des neuen Starts betragsmäßig eine Schwelle überschreitet,
      dadurch gekennzeichnet, daß die Heißstartsituation als nicht mehr gegeben angesehen wird, wenn
      die Brennkraftmaschinentemperatur tmot unterhalb einer zweiten Schwelle TMGHS liegt oder
      nachdem die Brennkraftmaschine eine bestimmte Luftmenge oder -masse IMLHS angesaugt hat.
    2. Steuersystem für die Kraftstoffzumessung einer Brennkraftmaschine, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert für die erste Schwelle TMH zwischen allgemein angebbaren Werten TMH1 und TMH2, etwa im Bereich zwischen 80 und 110°C, vorzugsweise zwischen 95 und 105°C, liegt.
    3. Steuersystem für die Kraftstoffzumessung einer Brennkraftmaschine, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert für die zweite Schwelle TMGHS zwischen werten TMGHS1 und TMGHS2 in der Größenordnung zwischen 70 und 100°C, vorzugsweise zwischen 85 und 95°C, liegt.
    4. Steuersystem für die Kraftstoffzumessung einer Brennkraftmaschine, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert für die bestimmte angesaugte Luftmenge oder -masse IMLHS maximal etwa 4 Kilogramm beträgt.
    EP95929720A 1994-10-04 1995-08-30 Steuersystem für die kraftstoffzumessung einer brennkraftmaschine Expired - Lifetime EP0784744B1 (de)

    Applications Claiming Priority (3)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    DE4435419A DE4435419A1 (de) 1994-10-04 1994-10-04 Steuersystem für die Kraftstoffzumessung einer Brennkraftmaschine
    DE4435419 1994-10-04
    PCT/DE1995/001157 WO1996010690A1 (de) 1994-10-04 1995-08-30 Steuersystem für die kraftstoffzumessung einer brennkraftmaschine

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP0784744A1 EP0784744A1 (de) 1997-07-23
    EP0784744B1 true EP0784744B1 (de) 1999-11-17

    Family

    ID=6529905

    Family Applications (1)

    Application Number Title Priority Date Filing Date
    EP95929720A Expired - Lifetime EP0784744B1 (de) 1994-10-04 1995-08-30 Steuersystem für die kraftstoffzumessung einer brennkraftmaschine

    Country Status (5)

    Country Link
    EP (1) EP0784744B1 (de)
    JP (1) JPH10506450A (de)
    DE (2) DE4435419A1 (de)
    ES (1) ES2139929T3 (de)
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