WO1995011378A1 - Verfahren zur befüllung des kraftstoffversorgungssystems bei einer brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zur befüllung des kraftstoffversorgungssystems bei einer brennkraftmaschine Download PDF

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Juergen Gras
Eberhard Lang
Klaus Franzke
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/04—Feeding by means of driven pumps
    • F02M37/08—Feeding by means of driven pumps electrically driven
    • F02M2037/085—Electric circuits therefor

Definitions

  • the invention is based on a method for filling the fuel supply system in an internal combustion engine according to the preamble of the main claim.
  • the electric fuel pump is usually controlled using the kilfe of the control unit.
  • the fuel pump runs as long as the control unit detects that the start switch is actuated. If the engine has started, the pump remains switched on.
  • a safety circuit prevents fuel being pumped when the ignition is switched on and the engine is not running, for example after an accident.
  • the fuel circuit of the internal combustion engine After a repair or after installing an injection system in a motor vehicle, the fuel circuit of the internal combustion engine must be refilled. This filling should take place without starting the internal combustion engine in order to prevent catalytic converter damage from lean combustion at the start of the internal combustion engine running.
  • prolonged operation of the fuel pump without starting the internal combustion engine or running internal combustion engine should be avoided, so that in the event of an accident the escape of large amounts of fuel, for example from burst fuel lines, is avoided, such operation must be prevented.
  • such an operating restriction is selected so that accidents, for example due to unconnected fuel lines after repairs to the fuel circuit, are prevented when the ignition is switched on.
  • the inventive method with the features of claim 1 has the advantage that a reliable filling of the fuel circuit of the internal combustion engine is achieved without the need to start the internal combustion engine. It is further ensured that a short lead time of the fuel pump is obtained when the internal combustion engine starts normally, and at the same time it is ensured that fuel delivery is stopped quickly in the event of an accident, so that an unwanted leakage of fuel is avoided.
  • control device which controls the electric fuel pump, recognizes from measured variables such as the speed of the internal combustion engine, throttle valve angle, position of the ignition switch, whether there is a normal start or whether the fuel supply system of the internal combustion engine is to be filled.
  • a query is made as to whether the engine and outlet air temperatures are approximately the same and in a certain range (e.g. 20 ... 30 ° C).
  • FIG. 1 shows a rough overview of the fuel supply system of an internal combustion engine, including the means essential to the invention for detecting operating states.
  • FIG. 2 shows a voltage-time diagram for various signals. Description of the embodiment
  • control device for example the control device of a motor vehicle, is designated by 10.
  • This control unit 10 also controls the electric fuel pump 11, this control being carried out with the aid of the electric fuel pump relay 12, one connection of which is connected to the battery voltage terminal B +.
  • a throttle valve sensor 13 which measures the angle of the throttle valve ⁇ DK
  • a speed sensor 14 an additional engine temperature sensor 17 and an output air temperature sensor 13
  • any other sensor 15 and a voltmeter 16 which measures the voltage at terminal Kl.15 and thus detects whether the Zür.cschalter Z is open or closed.
  • the data determined by the sensors or the voltmeter are fed to the control unit 10 and evaluated therein for the control or regulation of the internal combustion engine, for example the ignition or injection, the signals are output by the control unit 10 at the output A. Furthermore, the control unit 10 supplies control signals for the relay 12 at an output B as a function of the information supplied or the operating parameters detected, which relay energizes or disconnects the electric fuel pump 11.
  • the signals which are essential for understanding the invention are plotted in FIG. These signals are voltage curves over time t.
  • the signal at the terminal is shown in detail Kl.15, which is a measure of whether the ignition switch is on or off. This signal is denoted by S1.
  • S2 denotes the output signal of the throttle valve sensor 13. It is low if the throttle valve angle ⁇ DK is below a limit angle and high if it is above it.
  • the speed signal S3 is low until the start of the internal combustion engine at the time ts and the signal S4, which represents the control signal for the electric fuel pump 12, which is output by the control unit 10, is low when the electric fuel pump is switched off and high when the fuel pump is switched on.
  • the signal curves shown in FIG. 2 result when the control unit has recognized that the system is being filled with fuel.
  • the electric fuel pump time control then runs first, which takes place between t1 and t3 in the example according to FIG. 2.
  • the transition to normal EKP control then takes place, the individual transition criteria being described in more detail below.
  • tl denotes the beginning of the deflection of the throttle valve.
  • the ignition switch Z is closed at the time t2, and at the same time the electric fuel pump relay 12 is closed for the first time.
  • engine temperature TMCT can be set approximately equal to the intake air temperature TANS. There must still be an initial start detection and then voltage applied to terminal Kl.15. It only runs if all of these conditions are met
  • a refinement of this procedure can be achieved in that the driver has to completely close the throttle valve and then open it again after the first pump advance so that a filling request is recognized.
  • the signal curve of S2 then resulting is indicated by dashed lines, the time period during which the throttle valve is closed is denoted by ⁇ t4.
  • the signals S1 or S2 can possibly go low prematurely, this leads to the termination of the EKP time control, the signal curves are shown in dashed lines, the associated termination conditions denoted Ab1 or Ab2.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Befüllung des Kraftstoffversorgungssystemes bei einer Brennkraftmaschine beschrieben, bei dem die Kraftstoffpumpe vom Steuergerät angesteuert wird. Wenn das Steuergerät in Abhängigkeit von gemessenen Größen erkennt, daß eine Befüllung mit Kraftstoff erfolgen soll, steuert es die Kraftstoffpumpe so an, daß vor dem Start der Brennkraftmaschine bereits eine ausreichende Kraftstofffüllung erhalten wird. Erkennt das Steuergerät dagegen einen Normalstart, läuft das übliche Verfahren zur Steuerung der Elektrokraftstoffpumpe ab. Eine Umschaltung von der Elektrokraftstoffpumpenzeitsteuerung in die normale Ansteuerung erfolgt auch in Abhängigkeit von erkannten Abbruchbedingungen.

Description

Verfahren zur BefüUung des Kraftstoffversorgungssystems
bei einer Brennkraftmaschine
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Befüllung des Kraftεtoffversorgungssystems bei einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.
In Kraftstoffversorgungssystemen von Brennkraftmaschinen wird die elektrische Kraftstoffpumpe üblicherweise mit Kilfe des Steuergerätes angesteuert. Beim Starten läuft die Kraftstoffpumpe solange das Steuergerät erkennt, daß der Startschalter betätigt wird. Ist der Motor angesprungen, bleibt die Pumpe eingeschaltet. Eine Sicherheitsschaltung vermeidet das Fördern von Kraftstoff bei eingeschalteter Zündung und stehendem Motor, beispielsweise nach einem Unfall.
Nach einer Reparatur oder nach der Montage einer Einspritzanlage in einem Kraftfahrzeug muß der Kraftstoffkreislauf der Brennkraftmaschine wieder befüllt werden. Diese Befüllung sollte ohne Start der Brennkraftmaschine erfolgen um Katalysatorschäden durch magere Verbrennung zu Beginn des Laufs der Brennkraftmaschine zu verhindern. Da jedoch ein längerer Betrieb der Kraftstoffpumpe ohne Start der Brennkraftmaschine bzw. laufende Brennkraftmaschine vermieden werden sollte, damit bei einem Unfall das Austreten größerer Kraftstoffmengen, beispielsweise aus geborstenen Kraftstoffleitungen vermieden wird, muß ein solcher Betrieb verhindert werden. Weiterhin wird eine solche Betriebsbeschränkung gewählt, damit beim Einschalten der Zündung Unfälle, beispielsweise durch nichtangeschlossene Kraftstoffleitungen nach Reparaturen am Kraftstoffkreislauf verhindert werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, diese beiden an sich widersprüchlichen Forderungen einer gewollten langen Pumpenvorlaufzeit zur Kreislaufbefüllung und einer kurzen Pumpenvorlaufzeit im Normalbetrieb zu realisieren, ohne daß ein aufwendiger Eingriff in das Steuerungssystem der Brennkraftmaschine erforderlich wird.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß eine zuverlässige Eefüllung des Kraftstoffkreislaufes der Brennkraftmaschine erzielt wird, ohne daß ein Start der Brennkraftmaschine erforderlich ist. Dabei ist weiterhin sichergestellt, daß bei normalem Start der Brennkraftmaschine eine kurze Vorlaufzeit der Kraftstoffpumpe erhalten wird und gleichzeitig wird sichergestellt, daß bei einem Unfall die Kraftstofförderung schnell gestoppt wird, so daß ein ungewolltes Austreten von Kraftstoff vermieden wird.
Erzielt werden diese Vorteile, indem die Steuereinrichtung, die die Ansteuerung der Elektrokraftstoffpumpe durchführt, aus gemessenen Größen wie beispielsweise Drehzahl der Brennkraftmaschine, Drosselklappenwinkel, Lage des Zündschalters erkennt, ob ein Hormalstart vorliegt oder eine Befüllung des Kraftstoffversorgungssystems der Brennkraftmaschine erfolgen soll. Zusätzlich wird abgefragt, ob sich Motor- und Ausgangslufttemperatur in etwa gleichen und in einem bestmmten Bereich (z.B. 20 ... 30 °C) befinden.
In Abhängigkeit von dieser Erkennung wird in vorteilhafter Weise von der Steuereinrichtung entweder eine normale Elektrokraftstoffpumpenansteuerung realisiert oder eine Zeitsteuerung der Elektrokraftstoffpumpe. Diese Zeitsteuerung kann in besonders vorteilhafter Weise beim Auftreten vorgebbarer Bedingungen vom Steuergerät abgebrochen werden und es kann ein Übergang in die normale Elektrokraftstoffpumpenansteuerung erfolgen.
Durch Auswertung der Drosselklappenstellung lassen sich eindeutige Bedingungen realisieren, anhand derer von der Steuereinrichtung sicher erkannt werden kann, welcher Betrieb gewünscht wird. Wurde der Wunsch nach "Systembefüllung" einmal erkannt, so ist eine
wiederholte Systembefüllung nicht mehr möglich.
Weitere Vorteile des errmdungsgemäßen Verfahrens werden durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen erzielt.
Zeichnung
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigt Figur 1 eine grobe Übersicht über das Kraftstoffversorgungssystem einer Brennkraftmaschine einschließlich der erfindungswesentlichen Mittel zur Erfassung von Betriebszuständen. In Figur 2 ist ein Spannungs-Zeit-Diagramm für verschiedene Signale dargestellt. Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In Figur 1 sind die zur Erläuterung der Erfindung erforderlichen Bestandteile eines Kraftstoffversorgungssystemes einer Brennkraftmaschine schematisch dargestellt. Dabei ist mit 10 die Steuereinrichtung, also beispielsweise das Steuergerät eines Kraftfahrzeuges bezeichnet. Dieses Steuergerät 10 steuert unter anderem auch die Elektrokraftstoffpumpe 11 an, wobei diese Ansteuerung mit Hilfe des Elektrokraftstoffpumpenrelais 12 erfolgt, dessen einer Anschluß mit der Batteriespannungsklemme B+ verbunden ist.
Dem Steuergerät werden die von Sensoren oder sonstigen Meßmitteln gelieferten Informationen zugeführt. Als Sensoren bzw. Meßmittel, die aber nicht unbedingt alle vorhanden sein müssen, sind angegeben: Ein Drosselklappensensor 13, der den Winkel der Drosselklappe α DK mißt, ein Drehzahlsensor 14, zusätzlich ein Motortemperaturser.εor 17 sowie ein Ausgangslufttemperatursensor 13, ein beliebiger weiterer Sensor 15 sowie ein Spannungsmesser 16, der die Spannung an Klemme Kl.15 mißt und damit erkennt, ob der Zür.cschalter Z offen oder geschlossen ist.
Die von den Sensoren bzw. dem Spannungsmesser ermittelten Daten werden dem Steuergerät 10 zugeführt und in diesem zur Steuerung bzw. Regelung der Brennkraftmaschine, beispielsweise der Zündung oder Einspritzung ausgewertet, die Signale werden vom Steuergerät 10 am Ausgang A abgegeben. Weiterhin liefert das Steuergerät 10 an einem Ausgang B in Abhängigkeit von den zugeführten Informationen bzw. erkannten Betriebsparametern Ansteuersignale für das Relais 12, das die Elektrokraftstoffpumpe 11 an Spannung legt oder von dieser trennt.
In Figur 2 sind die Signale, die für das Verständnis der Erfindung wesentlich sind, aufgetragen. Diese Signale sind Spannungsverläufe über der Zeit t. Im einzelnen ist dargestellt, das Signal an Klemme Kl.15, das ein Maß dafür ist, ob der Zündschalter ein oder ausgeschaltet ist. Dieses Signal ist mit Sl bezeichnet. S2 bezeichnet das Ausgangssignal des Drosselklappensensors 13. Es ist low wenn der Drosselklappenwinkel αDK unter einem Grenzwinkel liegt und high wenn er darüber liegt.
Das Drehzahlsignal S3 ist low bis zum Start der Brennkraftmaschine zum Zeitpunkt ts und das Signal S4, das das Ansteuersignal für die Elektrokraftstoffpumpe 12, das vom Steuergerät 10 abgegeben wird, darstellt ist low bei ausgeschalteter Elektrokraftstoffpumpe und high bei eingeschalteter Kraftstoffpumpe.
Die in Figur 2 dargestellten Signalverläufe ergeben sich wenn vom Steuergerät erkannt wurde, daß es sich um eine Systembefüllung mit Kraftstoff handelt. Es läuft dann zunächst die Elektrokraftstoffpumpenzeitsteuerung, die beim Beispiel nach Figur 2 zwischen tl und t3 stattfindet, Anschließend erfolgt der Übergang zur normalen EKP-Ansteuerung, wobei die einzelnen Ubergangskriterien im folgenden genauer beschrieben werden.
Das nun beschriebene Verfahren wird also nur dann abgearbeitet, wenn das Steuergerät neu verbaut wurde bzw. wenn ein Löschen der Adaptionswerte erfolgte, also beim sogenannten Urstart. Ein solcher Urstart wird nach jeder größeren Reparatur am Einspritzsystem durchgeführt.
Die Unterscheidung des Fahrerwunsches nach Kraftstoffkreislaufbefüllung oder Normalstart des Fahrzeugs erfolgt im Steuergerät durch eine Auswertung der Stellung und Bewegung der Drosselklappe. Wird vor Einschalten der Zündung die Drosselklappe weit beispielsweise über einen Drosselklappenwinkel αDKD von 80° geöffnet, läuft zunächst der normale Pumpenvorlauf ab, der etwa Δ t1=1 Sekunde dauert. In Figur 2 bezeichnet tl den Beginn der Auslenkung der Drosselklappe. Zum Zeitpunkt t2 wird der Zündschalter Z geschlossen, gleichzeitig wird erstmals das Elektrokraftstoffpumpenrelais 12 geschlossen. Wird nach beispielsweise einer Sekunde (Δ t1) die Drosselklappe weiterhin offengehalten (Signal S2 bleibt high), erfolgt nach einer definierten Zeitspanne Δ t2 eine weitere, längere Ansteuerung der Pumpe, die ca. 20 Sekunden beträgt und in Figur 2 mit Δ t3 bezeichnet ist. Diese Zeit ist zur Befüllung des Kraftstoffkreislaufes ausreichend.
Für den Beginn der Elektrokraftstoffpumpenzeitsteuerung müssen folgende Bedingungen erfüllt sein: Es muß die Drehzahl n=0 sein und es muß der Drosseikappenwinkel αDK größer als 80° sein, bevor an Klemme Kl.15 Spannung gelegt wird. Zusätzlich kann die Bedingung, daß gilt: Motortemperatur TMCT etwa gleich der Ansauglufttemperatur TANS gestellt werden. Es muß weiterhin eine Urstarterkennung erfolgen und anschließend Spannung an Klemme Kl.15 gelegt werden. Nur wenn alle diese Bedingungen erfüllt sind, läuft die
Elektrokraftstoffpumpenzeitsteuerung ab.
Ein weiteres Kriterium für den Beginn der Zeitsteuerung kann darin liegen, daß erkannt wird, ob der Drosselklappenwinkel gleich Null wird nach einer vorgebbaren Zeitspanne nach dem Kraftstoffpumpenvorlauf.
Eine Verfeinerung dieser Vorgehensweise kann dadurch erreicht werden, daß der Fahrer nach dem ersten Pumpenvorlauf die Drosselklappe einmal vollständig schließen und wieder öffnen muß, damit ein Eefüllungswunsch erkannt wird. Der sich dann ergebende Signalverlauf von S2 ist gestrichelt angedeutet, die Zeitspanne, wahrend der die Drosselklappe geschlossen ist, ist mit Δ t4 bezeichnet. Durch das
Geräusch der Kraftstoffpumpe ist die zeitliche Zuordnung der Drosselklappenbewegung für den Mechaniker in der Werkstatt oder am Eand leicht möglich. Unter bestimmten Bedingungen, beispielsweise wenn die Drehzahl größer als Null wird, wenn der Drosselklappenwinkel kleiner als 80° wird oder wenn die Spannung an Klemme Kl. 15 abfällt, wenn also der Zündschalter Z geöffnet wird, erfolgt der Übergang in die normale Elektrokraftstoffpumpenansteuerung bzw. Abschalten der EKP.
Der Übergang von der Zeitsteuerung zur normalen EKP-Ansteuerung nach t3, also bei beginnendem Anlauf erfolgt bei üblichem Start. Die anderen Abbruchkriterien greifen im Fall eines Fehlers bzw. eines Unfalles.
Falls vom Steuergerät erkannt wird, daß keine Befüllung erforderlich ist, sondern daß ein Normalbetrieb erfolgen soll, wird keine
EKP-Zeitsteuerung eingeleitet, sonder es läuft gleich der Normalbetrieb ab, bei dem zwar ein Pumpenvorlauf während eine Zeit von ca. einer Sekunde abläuft, jedoch die nächste Ansteuerung der EKP erst nach erkanntem Drehzahlanstieg bei t3 erfolgt.
Die Signale S1 bzw. S2 können gegebenenfalls vorzeitig low werden, dies führt zum Abbruch der EKP-Zeitsteuerung, die Signalverläufe sind gestrichelt dargestellt, die zugehörigen Abbruchbedingungen mit Ab1 bzw. Ab2 bezeichnet.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Befüllung des Kraftstoffversorgungssystems bei einer Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffpumpe, die mittels einer Steuereinrichtung betrieben wird und mit Mitteln zur Erfassung von Betriebszuständen der Brennkraftmaschine, die entsprechende Ausgangssignale abgeben, insbesondere bezüglich der Stellung der Drosselklappen, des Zündschalters oder der Drehzahl, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ansteuerung der Kraftstoffpumpe unterschieden wird zwischen Normalstart und Befüllung des Kraftstoffversorgungssystems und die Unterscheidung von der Steuereinrichtung in Abhängigkeit von erfaßten Betriebszuständen erfolgt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung das Steuergerät der Brennkraftmaschine ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsparameter die Stellung der Drosselklappe und die Stellung des Zündschaltes sind, wobei ausgewertet wird, ob die zugehörigen Signale high oder low sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Betriebsparameter die Motor- und/oder die Lufttemperatur sind.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Motor- und/oder die Lufttemperatur in einem definierten Bereich liegen müssen, um eine gewünschte Befüllung des Systems mit Kraftstoff zu erkennen.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf der Ausgangssignale der Mittel zur Erfassung der Stellung der Drosselklappe und des Zündschalters über der Zeit ausgewertet wird und abhängig von diesem Zeitverlauf ein Normalstart oder die gewünschte Befüllung des Systems mit Kraftstoff erkannt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei erkanntem Befüllungswunsch eine Elektrokraftstoffpumpenzeitstεuerung aktiviert wird, die vor dem Start der Brennkraftmaschine die Kraftstoffpumpe für eine vorgebbare Zeitspanne zusätzlich ansteuert.
8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erkennung, daß die Drehzahl größer Null wird vom Steuergerät ein Übergang in die normale Elektrokraftstoffpurnpenar-steuerung eingeleitet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
Steuergerät bei Erkennung, daß die Spannung UKl.15 an der Klemme
Kl.15, die dem Zündschalter zugeordnet ist, low wird oder daß de
Drosselklappenwinkel αDK kleiner als ein vorgebbarer Schwellwer wird, vom Steuergerät SG die EKP-Zeitsteuerung beendet wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach einmal erkannter Systembefüllung eine weitere Systembefüllung unterbunden wird, so daß keine weitere EKP-Zeitsteuerung aktiviert wird.
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