Steuersystem für die Kraftstoffzumessung einer Brennkraftma- schine
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Steuersystem für die Kraft¬ stoffzumessung einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruches. Dieses Steuersystem führt im Rahmen der Signalverarbeitung bei einer gegebenen Heißstartsituation eine sogenannte Heißstartkorrektur des Ansteuersignais 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 Kraf stoffleitungen 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 Kraft¬ stoff 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 Doku¬ mente angegeben.
Die DE 40 39 598 A (R. 24018) offenbart "Heißstartverfahren und -Vorrichtung für eine Brennkraftmaschine". Eine Hei߬ startsituation wird bei der dort angegebenen Lehre dann an¬ genommen, wenn sowohl die Motortemperatur als auch die An¬ sauglufttemperatur bestimmte Schwellwerte übersteigen und darüber hinaus die betragsmäßige Differenz zwischen der An¬ sauglufttemperatur zu einem früheren Zeitpunkt und der An¬ sauglufttemperatur bei einem neuen Start oberhalb einer wählbaren Schwelle liegt.
Die US 4 951 633 behandelt ebenfalls die Heißstar -Problema¬ tik. 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 ab¬ fällt oder im Falle eines weiteren Startversuchs.
Es hat sich nun gezeigt, daß die bekannten Systeme noch kein Optimum darstellen, vor allem bezüglich des angenommenen En¬ des einer Heißstartsituation.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, möglichst optimale Be¬ stimmungen dafür anzugeben, wann und wie lange eine Hei߬ startsituation 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 er¬ läutert:
Es zeigen Figur 1 eine qualitative Darstellung von Drehzahl und verschiedenen Temperaturen bei einer Brennkraftmaschine vor und nach ihrem Abstellen in Verbindung mit der Problema¬ tik eines Heißstartes, Figur 2 zeigt ein grobes Übersichts- Flußdiagramm in Verbindung mit einer Heißstartkorrektur und Figur 3 ein detailliertes Flußdiagramm mit Angabe der Bedin¬ gungen 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 Brenn¬ kraftmaschine vor und nach dem Abstellen, aufgetragen je¬ weils über der Zeit. Zum Zeitpunkt t0 wird bei der Brenn¬ kraftmaschine die Zündung ausgeschaltet mit der Folge, daß die Drehzahl bis zu einem nachfolgenden Zeitpunkt t- 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 Kühl¬ mittels gleichgesetzt.
Mit dem Kurvenzug c ist der Verlauf der Ansauglufttemperatur angegeben. Sie liegt während des normalen Laufs der Brenn¬ kraftmaschine in der Regel weit unterhalb der Brennkraftma¬ schinentemperatur, weil fortlaufend neue Ansaugluft von der betriebswarmen Brennkraftmaschine angesaugt wird. Nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine versiegt der Zustrom fri¬ scher Ansaugluft. Die im Ansaugrohr stehende Ansaugluft er-
wärmt sich auf die Motorraumtemperatur und weist im folgen¬ den einen der Brennkraftmaschinentemperatur angenäherten Verlauf auf.
Die weitere Kennlinie (d) gibt den zeitlichen Verlauf der Einspritzventil-Temperatur an. Dieser Verlauf ist durch ei¬ nen sehr starken Anstieg gekennzeichnet und durch Werte, die über diejenigen der Brennkraftmaschinentemperatur hinausge¬ hen. Dies deshalb, weil die Einspritzventile im Bereich des Zylinderkopfes liegen und dieser Teil bei laufender Brenn¬ kraftmaschine 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 Kraft¬ stoff. Das Diagramm zeigt außerdem, daß die Einspritzventil- Temperatur in etwa den Verlauf der Ansaugluft-Temperatur be¬ sitzt 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 Heißstartpro¬ bleme zu erwarten sind. Dieser Bereich liegt bei der Dar¬ stellung von Figur 1 zwischen den Zeitpunkten t2 und 3. 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 angege¬ ben, z.B. etwa 12°C. Selbstverständlich gilt dieser Wert nur für eine spezielle Brennkraftmaschine, da zwangsläufig auf¬ grund anderer Bauformen bei anderen Brennkraftmaschinen an¬ dere 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 ei¬ ner programmgesteuerten Signalverarbeitungsanlage bei der Steuerung der Kraf stoffzumessung einer Brennkraftmaschine. Mit Block 10 sei das Einlesen der verschiedenen Betriebsda¬ ten angegeben. Es folgt in 11 die Bestimmung eines Grundzu- meßsignals, das im folgenden Block 12 korrigiert wird, um letztlich in einer Ausgabeeinheit 13 als Einspritzsignal für ein Einspritzventil bereitgestellt werden zu können. Inner¬ halb des Blocks 12 für die einzelnen Korrekturen läuft u. a. eine Heißstartkorrektur 15 ab, solange eine Heißstartsitua¬ tion angenommen wird. Dies ist mit einem gesetzten Hei߬ start-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. Selbstverständ¬ lich laufen im Rahmen der Brennkraftmaschinensteuerung ver¬ schiedene Korrekturen und Maßnahmen im Zusammenhang mit der Bildung eines Einspritzsignales ab, was mit jeweils ge¬ strichelten Linien innerhalb des Blockes 12 für die Korrek¬ turen symbolisch dargestellt ist.
Figur 3 zeigt im einzelnen ein Flußdiagramm zur Bestimmung einer Heißstartsituation, was durch das dann gesetzte Hei߬ start-Bit B_HS gekennzeichnet ist.
Nach dem Start 20 dieses Programmteils erfolgt eine Abfrage 21 dahingehend, ob die Brennkraf maschinentemperatur 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 da¬ hingehend, ob die Brennkraftmaschinentemperatur tmot unter-
halb 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 Brennkraftmaschinentempera¬ tur 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 Temperaturunter¬ schied zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ansauglufttempera¬ turwerten, dann wird das Heißstart-Bit ebenfalls nicht ge¬ setzt und das Programm fährt als nächstes mit der Integra¬ tion der Luftmasse in Block 26 fort. Erkennbar ist die Inte¬ gration 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 unmit¬ telbar das Heißstart-Bit B_HS in Block 28 zurückgesetzt.
Das Flußdiagramm von Figur 3 verdeutlicht, daß eine Hei߬ startsituation dann angenommen und damit ein Heißstart-Bit dann gesetzt wird, wenn die Brennkraftmaschinentemperatur tmot einen ersten Schwellwert TMH überschreitet und ergän¬ zend ein Anstieg der Ansauglufttemperatur delta-tans um ei¬ nen bestimmten Wert seit einer letzten Messung stattgefunden hat. Dabei kann der letzte Wert derjenige sein, der zum Zeitpunkt des Absteilens der Brennkraftmaschine herrschte, oder jedoch ein Mittelwert bzw. ein minimaler Wert während einer bestimmter Phase vor dem Abstellen der Brennkraftma¬ schine. Der neue Wert wird gewonnen zum Zeitpunkt des Ein-
Schaltens 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 An¬ sauglufttemperaturwerten (delta-tans) in Block 22. Damit bleibt sichergestellt, daß auch bei einem relativ kurzen Wiederholstart im Bereich zwischen den Zeiten 2 und t3 von Figur 1 ein Heißstartfall angenommen wird, obwohl in diesem Fall die Abfrage in Block 22 nur eine geringe Temperaturdif¬ ferenz delta-tans ergibt. Im Zusammenhang mit einer speziel¬ len Brennkraftmaschine 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 TMGHSl und TMGHS2 in der Größenordnung zwischen 70 und 100°C, vorzugsweise zwischen 85 und 95°C, Schwellwert der angesaugten Luftmasse IMLHS zwischen MLl und ML2, d.hi. zwischen 0 Kilogramm und etwa 4 Kilogramm.