EP1375884A2

EP1375884A2 - Method for plausibilizing reference marks used in the calculation of control signals for fuel injection in a combustion engine

Info

Publication number: EP1375884A2
Application number: EP03008431A
Authority: EP
Inventors: Marco Gangi; Udo Schulz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-06-26
Filing date: 2003-04-11
Publication date: 2004-01-02
Anticipated expiration: 2023-04-11
Also published as: DE50313030D1; JP2004028106A; JP4276003B2; DE10228609A1; EP1375884A3; EP1375884B1

Abstract

The fuel injection system is based upon timed pulses based upon static (Is) and dynamic (Id) interrupt signals. The static signal is generated by a pulse generator on the camshaft . The controller determines the timing of the dynamic interrupts based upon parameters used in computational periods. These fix the fuel injection signal (E1,E2) timings.

Description

STATE OF THE ART

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Plausibilisierung von zur Berechnung der Steuersignale für die Kraftstoffeinspritzung einer Brennkraftmaschine verwendeten Bezugsmarken, insbesondere für Common Rail Systeme.The invention relates to a method for plausibility to calculate the control signals for the fuel injection used in an internal combustion engine, especially for common rail systems.

Derzeitige Steuergeräte für Common Rail Systeme beinhalten ein drehzahlsynchrones Einspritz-Software-Timing, wobei die Berechnung jeweils des zylinderspezifischen Einspritzbeginns durch statische Interrupt-Signale ausgelöst wird. Diese werden winkelsynchron mit Hilfe eines Zahngebers und einer Zähleinrichtung erzeugt. Rechzeitig vor dem berechneten Einspritzbeginn wird ein dynamisches Interrupt-Signal ausgelöst, durch das die Berechnung der Ansteuerdauer, also der Einspritzzeit, berechnet wird. Die Erfassung der Drehzahl erfolgt üblicherweise in einem separaten Mikrocontroller bzw. ASIC. Zur Plausibilisierung und Überwachung der Interrupts wird in bekannter Weise eine Zeitüberwachung bzw. Deadline-Überwachung durchgeführt. Diese Überwachung eignet sich zwar noch recht gut für zeitsynchrone Abläufe, jedoch sind für die Überwachung sicherheitsrelevanter, ereignissynchroner Abläufe, wie die Berechnung und Ausführung von Einspritz-Beginn und -ende nicht mehr ausreichend, so dass die Plausibilisierung von statischen und dynamischen Interrupts hinsichtlich ihrer Konsistenz, Lage und Anzahl insbesondere bei Common Rail Systemen ein dringendes Problem darstellt.Current control units for common rail systems include a speed synchronous injection software timing, wherein the Calculation of each cylinder-specific injection start triggered by static interrupt signals. These will synchronous to the angle with the help of a tooth generator and a counter generated. In time before the calculated start of injection a dynamic interrupt signal is triggered, by the calculation of the activation duration, ie the injection time, is calculated. The detection of the speed takes place usually in a separate microcontroller or ASIC. For plausibility and monitoring of interrupts is in a known manner, a time monitoring or deadline monitoring carried out. This monitoring is indeed suitable still quite good for time-synchronous processes, but are for the Monitoring of safety-relevant, event-synchronous processes, like the calculation and execution of injection start and end insufficient, so the plausibility regarding static and dynamic interrupts their consistency, location and number especially in common Rail systems is an urgent problem.

ADVANTAGES OF THE INVENTION

Durch das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 können in vorteilhafter Weise schnell und sicher Fehler im Interrupt-Timing sowohl hinsichtlich der statischen als auch hinsichtlich der dynamischen Interrupts erkannt werden. Dies führt sowohl zu einer größeren Sicherheit für Personen, nämlich Fahrer des mit der Brennkraftmaschine versehenen Kraftfahrzeugs, sowie zu einem besseren Schutz vor Motorschäden infolge fehlerhafter Einspritzung.By the inventive method with the features of Claim 1 can advantageously quickly and safely Error in interrupt timing both in terms of static as well as regarding the dynamic interrupts. This leads both to greater safety for people namely driver of provided with the internal combustion engine Motor vehicle, as well as better protection against engine damage as a result of faulty injection.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens möglich.By the measures listed in the dependent claims are advantageous developments and improvements of the claim 1 specified method possible.

Geeignete Notmaßnahmen sind insbesondere die Auslösung von Resets und/oder die Umschaltung auf Notbetrieb und/oder die Abschaltung der Brennkraftmaschine. Als Fehlererkennungsmaßnahmen eignen sich Anzeigemittel und/oder die Speicherung von Fehlern in Speichermitteln, damit bei einer späteren Diagnose die Fehlerursachen und Fehlerhäufigkeit sicher erkannt werden können. Die Auslösung der unterschiedlichen Notmaßnahmen und/oder Fehlererkennungsmaßnahmen erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit der Fehlerhäufigkeit. So kann beispielsweise die Auslösung eines Resets bei Ausbleiben eines dynamischen Interrupts vorgesehen sein, während beispielsweise nach drei vergeblichen Resets hintereinander die Umschaltung auf einen Notbetrieb oder gar die vollständige Abschaltung der Brennkraftmaschine erfolgt, wobei letztere Maßnahme auch erst dann vorgesehen sein kann, wenn der Notbetrieb ebenfalls nicht zu einem zufriedenstellenden Fahrverhalten führt.Suitable emergency measures are in particular the release of Resets and / or switching to emergency mode and / or the Shutdown of the internal combustion engine. As error detection measures are suitable display means and / or the storage of Errors in storage means, thus in a later diagnosis the causes of errors and the frequency of errors are reliably detected can. The triggering of the various emergency measures and / or error detection measures are preferably carried out in Dependence of error frequency. For example, the Triggering a reset in the absence of a dynamic interrupt be provided while, for example, after three vain resets in a row switching to one Emergency operation or even the complete shutdown of the internal combustion engine takes place, the latter measure only then may be provided if the emergency operation also not a satisfactory driving behavior leads.

Die Berechnung der Steuersignale für die Kraftstoffeinspritzung erfolgt nur bei korrekt ermittelten Bezugsmarken bzw. Interrrupts. Hierdurch soll verhindert werden, dass durch fehlerhafte Kraftstoffeinspritzung zu ungeeigneten Zeitpunkten Schäden an der Brennkraftmaschine entstehen.The calculation of the control signals for the fuel injection takes place only with correctly determined reference marks or Interrrupts. This is to prevent being through faulty fuel injection at inappropriate times Damage to the internal combustion engine arise.

Während die erste Bezugsmarke die Berechnung des Beginns der Kraftstoffeinspritzung vorgibt, löst die zweite Bezugsmarke die Berechnung der Dauer oder des Endes der Kraftstoffeinspritzung aus. Hierdurch kann diese Dauer oder das Ende mit möglichst exakten Parametern sehr kurz vor dem Einspritzbeginn berechnet werden.While the first reference mark is the calculation of the beginning of the Fuel injection pretends, triggers the second fiducial the calculation of the duration or the end of the fuel injection out. This allows this duration or the end with as exact parameters as possible shortly before the start of injection be calculated.

Im Hinblick auf mögliche zeitliche Überlappungen sind für die verschiedenen Kraftstoffeinspritzarten (Voreinspritzung, Haupteinspritzung, Nacheinspritzung) jeweils eigene Zählvorgänge und Zähleinrichtungen vorgesehen.With regard to possible temporal overlaps are for the various types of fuel injection (pilot injection, Main injection, post-injection) each own counting operations and counting provided.

Die ersten Bezugsmarken (statische Interrupts) lösen abwechselnd die Berechnung des Beginns unterschiedlicher Einspritzarten aus. Hierdurch werden zu lange Zeitintervalle zwischen Bezugsmarke und Beginn der jeweiligen Einspritzart verhindert.The first reference marks (static interrupts) alternate the calculation of the beginning of different types of injection out. This will be too long time intervals between the reference mark and the beginning of the respective injection mode prevented.

Zusätzlich können noch in vorteilhafter Weise die Winkelabstände der ersten Bezugsmarken untereinander überprüft werden. Dies erfolgt in einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Verfahrens dadurch, dass die Winkelsignale eines von der Brennkraftmaschine angetriebenen Zahngebers in einer Zähleinrichtung gezählt werden, wobei jeweils nach einer vorgebbaren Zahl von Winkelsignalen eine der ersten Bezugsmarken generiert wird, und dass bei jeder ersten Bezugsmarke die Zählerdifferenz zwischen dem aktuellen Zählerstand und dem bei der letzten Bezugsmarke erfassten Zählerstand daraufhin überprüft wird, ob diese der vorgebbaren Zahl entspricht.In addition, advantageously the angular distances the first reference marks are checked with each other. This is done in an expedient embodiment of Method in that the angle signals one of the Internal combustion engine driven Zahngebers in a counter be counted, in each case after a specifiable Number of angle signals generated one of the first fiducial marks and that at each first fiducial the counter difference between the current meter reading and that at the the last reference mark is, whether this corresponds to the predetermined number.

DRAWING

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert Es zeigen:

Figur 1: ein Signaldiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise und
Figur 2: eine schematische Blockdarstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and explained in more detail in the following description show:

FIG. 1: a signal diagram to explain the operation and
FIG. 2: a schematic block diagram of an apparatus for performing the method.

DESCRIPTION OF THE EMBODIMENT

Bei dem in Figur 2 vereinfacht dargestellten Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine erzeugt ein beispielsweise von der Nockenwelle angetriebener Zahngeber 10 eine Vielzahl von Winkelimpulsen pro Umdrehung. Diese werden in einem Zahnzähler 11 gezählt, der in einem Drehzahlerfassungsmodul 12 untergebracht ist. In diesem Drehzahlerfassungsmodul 12 wird die Drehzahl n der Brennkraftmaschine anhand der erfassten Zahnimpulse erfasst, wozu beispielsweise ein separater Mikrocontroller vorgesehen ist. Jeweils nach einer festgelegten Zahl von Zahnimpulsen löst das Drehzahlerfassungsmodul 12 einen statischen Interrupt Is aus, wobei diese statischen Interrupts eine erste Art von äquidistanten Bezugsmarken darstellen. Obwohl diese statischen Interrupts aus Gründen der Abtastung von Sensorwerten üblicherweise äquidistant sind, können aus Gründen der Gleichverteilung der Laufzeitbelastung auch nicht-äquidistante Abstände günstiger sein.In the fuel injection system shown in simplified form in Figure 2 for an internal combustion engine produces an example From the camshaft driven tooth generator 10th a variety of angular pulses per revolution. These will Counted in a tooth counter 11, in a speed detection module 12 is housed. In this speed detection module 12, the rotational speed n of the internal combustion engine based detects the detected tooth pulses, including, for example a separate microcontroller is provided. Each after a fixed number of tooth pulses triggers the speed detection module 12 is a static interrupt Is, where these static interrupts are a first kind of equidistant Represent fiducial marks. Although these static interrupts usually equidistant for the sake of sampling sensor values may, for the sake of equal distribution of Runtime load also non-equidistant distances cheaper be.

Diese statischen Interrupts Is lösen jeweils in einer Berechnungsstufe 13 der CPU 14 für die Berechnung der Kraftstoff-Einspritzsignale einen Berechnungsschritt B für die Berechnung eines dynamischen Interrupt-Signals Id und die Berechnung des Einspritzbeginns, also Beginns des Einspritz-Signals E1, aus. Das dynamische Interrupt-Signal Is als zweite Bezugsmarkenart beginnt nach einem Intervall a so rechtzeitig vor Beginn des Einspritzsignals E1, das dieses Interrupt-Signal Id in einer zweiten Berechnungsstufe 15 einen Berechnungsschritt B zur Berechnung der Dauer c des Einspritzsignals E1 auslöst. Die Berechnungsstufen 13, 15 steuern eine Endstufe 16 und diese wiederum wenigstens ein Einspritzventil 17.These static interrupts Is solve each in a calculation stage 13 of the CPU 14 for the calculation of the fuel injection signals a calculation step B for the calculation a dynamic interrupt signal Id and the calculation the start of injection, ie the beginning of the injection signal E1, out. The dynamic interrupt signal Is as the second reference mark type starts after an interval a in time before the injection signal E1 starts, this interrupt signal Id in a second calculation stage 15, a calculation step B for calculating the duration c of the injection signal E1 triggers. The calculation stages 13, 15 control a End stage 16 and this in turn at least one injection valve 17th

Die statischen Interrupt-Signale Is lösen abwechselnd die Freigabe und Berechnung des Ansteuerbeginns für die Voreinspritzung VE und die Haupteinspritzung HE sowie für die entsprechenden dynamischen Interrupt-Signale Id für die Berechnung der Dauer von Voreinspritzung und Haupteinspritzung aus. The static interrupt signals Is alternately release the Release and calculation of the start of control for the pre-injection VE and the main injection HE as well as for the corresponding dynamic interrupt signals Id for the calculation the duration of pre-injection and main injection.

In an sich bekannter Weise können selbstverständlich auch mehrere Voreinspritzvorgänge und auch Nacheinspritzvorgänge vorgesehen sein.In a known manner can of course also several pilot injections and Nacheinspritzvorgänge be provided.

Zur Plausibilisierung der Interrupt-Signale ist für jeden Einspritztyp, also zum Beispiel Voreinspritzungen, Haupteinspritzung und Nacheinspritzung, ein eigener Interrupt-Zähler vorgesehen, der jeweils mit einem statischen Interrupt-Signal Is inkrementiert wird. Zur Vereinfachung ist in Figur 2 nur ein einziger solcher Interrupt-Zähler 18 dargestellt. Mit den dynamischen Interrupt-Signalen Id bzw. mit den Interrupt-Serviceroutinen der jeweiligen Einspritztypen wird ebenfalls ein Interrupt-Zähler 19 hochgezählt bzw. inkrementiert. Auch hier können je nach vorgesehenen Einspritztypen mehrere Interrupt-Zähler 19 vorgesehen sein. Mit dem dynamischen Interrupt-Signal Id werden nun die Inhalte der Interrupt-Zähler 18, 19 mit Hilfe eines Vergleichers 20 verglichen. Folgt im ordnungsgemäßen Betrieb jedem statischen Interrupt-Signal Is ein dynamisches Interrupt-Signal Id, so müssen die Zählerstände zum Zeitpunkt des dynamischen Interrupt-Signals Id immer gleich groß sein. Voneinander abweichende Zählerstände werden als Fehler interpretiert, worauf Notmaßnahmen und/oder Fehlererkennungsmaßnahmen ausgelöst werden. Die Fehlererkennung besteht darin, dass ein solcher Fehler in einem Fehlerspeicher 21 registriert wird. Gleichzeitig wird ein ResetSignal R für die CPU ausgelöst, und eine Berechnung und Programmierung der Einspritzdauer findet nicht statt. Weitere Notmaßnahmen sind beispielsweise die Umschaltung auf einen Notbetrieb bei mehreren Fehlersignalen oder schließlich gar eine Abschaltung der Brennkraftmaschine. Weiterhin kann. eine Anzeigevorrichtung 22 zur Fehleranzeige vorgesehen sein, wobei auch hier die Anzeige stufenweise mit wachsender Zählerzahl erfolgen kann, oder es erfolgt eine exaktere Anzeige auf einem Display.For plausibility of the interrupt signals is for each Injection type, so for example, pre-injections, main injection and post-injection, a separate interrupt counter provided, each with a static interrupt signal Is incremented. For simplicity, only in FIG a single such interrupt counter 18 is shown. With the dynamic interrupt signals Id or with the interrupt service routines the respective injection types will also an interrupt counter 19 is incremented or incremented. Also Depending on the intended injection types, several interrupt counters can be used here 19 be provided. With the dynamic interrupt signal Id now become the contents of the interrupt counter 18, 19 compared by means of a comparator 20. Follows in proper operation any static interrupt signal Is a dynamic interrupt signal Id, so must the counter readings at the time of the dynamic interrupt signal Id always be the same size. Divergent counter readings are interpreted as errors, whereupon emergency measures and / or Error detection actions are triggered. The error detection is that such an error in a fault memory 21 is registered. At the same time a reset signal R for the CPU, and a calculation and programming the injection duration does not take place. Further Emergency measures are, for example, the switch to one Emergency operation with multiple fault signals or finally a shutdown of the internal combustion engine. Furthermore, can. a Display device 22 may be provided for error indication, wherein Here, too, the display gradually with increasing number of meters can be done, or there is a more accurate display a display.

Um zu überprüfen, ob das Drehzahlerfassungsmodul 12 die statischen Interrupt-Signale Is im jeweils richtigen Winkel auslöst und die CPU 14 rechtzeitig reagiert hat, wird von der CPU im statischen Interrupt jeweils der Zahnzähler 11 abgefragt und die Zahnzählerdifferenz zum letzten statischen Interrupt-Signal bestimmt. Ist die Zahnzählerdifferenz gleich der definierten Anzahl von Zähnen zwischen den statischen Interrupts (definierter Winkelabstand bzw. Interrupt-Abstand bzw. Segmentlänge), dann kann die Berechnung B des Einspritzbeginns und die Programmierung der dynamischen Interrupt-Signale Id beginnen. Zur Definition einer festen Bezugsmarke, beispielsweise des oberen Totpunkts, besitzt der Zahngeber 10 eine aus wenigstens einem Zahn bestehende Zahnlücke. Bei der Berechnung werden die fehlenden Zähne vom Rechner extrapoliert.To check whether the speed detection module 12 the static Interrupt signals Is tripped at the correct angle and the CPU 14 has responded in a timely manner, is used by the CPU in the static interrupt respectively the tooth counter 11 queried and the tooth counter difference to the last static interrupt signal certainly. Is the tooth counter difference the same? the defined number of teeth between the static interrupts (defined angular distance or interrupt distance or segment length), then the calculation B of the start of injection and the programming of the dynamic interrupt signals I'll start. To define a fixed reference mark, for example, the top dead center, has the giver 10th a tooth gap consisting of at least one tooth. In the Calculation, the missing teeth are extrapolated from the computer.

In Figur 1 sind in der untersten Zeile die Einspritzsignale für ein anderes Einspritzventil bzw. einen anderen Zylinder dargestellt. Die Berechnung wird ebenfalls durch die statischen Interrupt-Signale Is ausgelöst. Die in den Berechnungsintervallen B ermittelten Abstände sind entsprechend mit a', b' und c' bezeichnet.In FIG. 1, the injection signals are in the bottom line for another injection valve or another cylinder shown. The calculation is also determined by the static Interrupt signals Is triggered. The in the calculation intervals B distances are determined by a ', b 'and c' denotes.

Claims

Plausibility check method for calculating the Control signals (E1, E2) for the fuel injection of a Internal combustion engine used fiducial marks, in particular for Common rail systems, whereby first reference marks (static interrupts Is) dependent on the angle of rotation generated and to each first reference mark (Is) calculated as a function of parameters a second, temporally or angular later reference mark (Dynamic Interrupts Id) is generated, with the first and second reference marks (Is, Id) each counted separately and the counter readings cyclically compared and inadmissible deviations of the meter readings emergency measures and / or fault detection measures trigger.

A method according to claim 1, characterized in that the triggering of resets (R) and / or switching to emergency operation and / or the shutdown of the internal combustion engine are provided as emergency measures.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that display means (22) and / or the storage of errors in memory means (21) are provided as error detection measures.

A method according to claim 2 or 3, characterized in that the triggering of different emergency measures and / or fault detection measures depending on the error rate is different.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the calculation of the control signals (E1, E2) for the fuel injection takes place only when correctly determined reference marks (Is, Id).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first reference mark (Is) triggers the calculation of the start of the fuel injection and the second reference mark (Id) triggers the calculation of the duration or the end of the fuel injection.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that separate counting processes and counting devices (18, 19) are provided for the different types of fuel injection (pilot injections, main injection, post-injection).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first reference marks (static interrupts Is) alternately trigger the calculation of the beginning of the different types of injection.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the angular distances of the first reference marks (Is) are checked.

A method according to claim 9, characterized in that the angle signals of a driven by the internal combustion engine tooth generator (10) are counted in a counter (11), wherein in each case after a predeterminable number of angle signals one of the first fiducial marks (Is) is generated, and that at every first fiducial mark (Is), the counter difference between the current counter reading and the counter reading detected at the last fiducial mark (Is) is checked to see whether it corresponds to the predeterminable number.