Beschreibung
Verfahren zur Festlegung des Einspritzzeitpunktes bei einer Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Festlegung des Einspritzzeitpunktes bei einer Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei Brennkraftmaschinen mit einer Einspritzanlage erfolgt die Festlegung des Einspritzzeitpunktes herkömmlicherweise in Abhängigkeit von der Winkelstellung der Kurbelwelle. Bei einem Viertaktmotor erfolgen die Einspritzvorgänge für einen bestimmten Brennraum jedoch nicht bei jeder Umdrehung, so dass zur Festlegung des Einspritzzeitpunktes zusätzlich die Phasenlage der Kurbelwelle bekannt sein muss. Herkömmlicherweise wird deshalb während des Startvorgangs der Brennkraftmaschine auch die Winkelstellung der Nockenwelle erfasst, um daraus die Phasenlage der Kurbelwelle abzuleiten.
Nachteilig hieran ist jedoch die Tatsache, dass beim Ausfall oder einer Fehlfunktion des Nockenwellensensors kein Betrieb der Brennkraftmaschine möglich ist.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Festlegung des Einspritzzeitpunktes bei einer Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, das einen Betrieb der Brennkraftmaschine auch bei einem Ausfall oder einer Fehlfunktion des Nockenwellensensors ermöglicht.
Die Aufgabe wird, ausgehend von dem eingangs beschriebenen bekannten Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, die
Synchronisation des anhand des Kurbelwellensignals bestimmten Einspritzzeitpunkts unabhängig von dem Nockenwellensignal
durchzuführen. Die Phasenlage der Kurbelwelle wird deshalb im Rahmen der Erfindung vorzugsweise in Abhängigkeit von dem Kurbelwellensignal ermittelt, wie noch eingehend erläutert wird.
In der bevorzugten Ausführungsform wird zusätzlich die Winkelstellung der Nockenwelle erfasst, wobei das Nockenwellensignal auf Korrektheit überprüft wird. Bei einem korrekten Nockenwellensignal erfolgt die Synchronisation des in Abhän- gigkeit von der Winkelstellung der Kurbelwelle ermittelten
Einspritzzeitpunktes dann in herkömmlicher Weise in Abhängigkeit von dem Nockenwellensignal, wohingegen die Synchronisation des Einspritzzeitpunktes bei einem fehlerhaften oder ausgefallenen Nockenwellensignal nicht in Abhängigkeit von dem Nockenwellensignal erfolgt.
Die Überprüfung des Nockenwellensignals kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der zeitliche Abstand der Impulse des Nockenwellensignals gemessen wird, wobei eine Fehlfunktion des Nockenwellensensors angenommen wird, wenn der Impulsabstand einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
Weiterhin kann zur Überprüfung der Korrektheit des Nockenwellensignals die Amplitude der Impulse des Nockenwellensignals gemessen werden, wobei eine Fehlfunktion des Nockenwellensensors angenommen wird, wenn die Impulsamplitude den vorgegebenen Grenzwert unterschreitet.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das No- ckenwellensignal jedoch dadurch überprüft, dass aus dem Nockenwellensignal ein erster Drehzahlwert und aus dem Kurbelwellensignal ein zweiter Drehzahlwert ermittelt wird, wobei die beiden Drehzahlwerte bei einer korrekten Funktion des Drehzahlsensors und des Nockenwellensensors übereinstimmen müssen. Bei einer Abweichung zwischen den beiden Drehzahlwerten wird deshalb angenommen, dass das Nockenwellensignal fehlerhaft ist.
Die Synchronisation des in Abhängigkeit von dem Kurbelwellensignal ermittelten Einspritzzeitpunktes erfolgt vorzugsweise im Rahmen mehrerer aufeinander folgender Synchronisationsver- suche. Hierzu wird zunächst ein Testwert für die Phasenlage der Kurbelwelle vorgegeben, der zur Synchronisation des Einspritzzeitpunktes verwendet wird. Anschließend wird dann die Drehzahl der Brennkraftmaschine gemessen, um überprüfen zu können, ob die Synchronisation mit dem Testwert erfolgreich war. Bei einem Anstieg der Drehzahl nach einem Synchronisationsversuch wird angenommen, dass der Testwert die Phasenlage der Kurbelwelle korrekt wiedergibt, so dass mit dem normalen Einspritzbetrieb fortgefahren werden kann. Falls der Synchronisationsversuch mit dem Testwert dagegen nicht zu einem Drehzahlanstieg führt, so wird der Testwert geändert und ein erneuter Synchronisationsversuch in der vorstehend beschriebenen Weise unternommen, bis ein Synchronisationsversuch erfolgreich ist oder ein Abbruch erfolgt.
Der Testwert wird nach jedem Synchronisationsversuch vorzugsweise um einen vorgegebenen Winkelversatz geändert, wobei der Winkelversatz vorzugsweise in Abhängigkeit von der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine und dem Kurbelwellenwinkel wie folgt berechnet wird:
__, . ., , 720°-Kurbelwellenwinkel Winkelversatz=
Zylinderzahl Bei einer asymmetrischen Kurbelwellengeometrie muß der Winkelversatz dagegen entsprechend angepasst werden.
Weiterhin ist zu bemerken, dass die Messung der Drehzahl der Brennkraftmaschine vorzugsweise nicht unmittelbar nach einem Synchronisationsversuch erfolgt, sondern vorzugsweise erst nach einer vorgegebenen Anzahl von Umdrehungen der Kurbelwelle bzw. der Nockenwelle oder einer vorgegebenen Wartezeit, um das Ansprechen der Brennkraftmaschine auf den Testwert abzu-
warten. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Synchronisationsversuche nach einer vorgegebenen maximalen Synchronisationsdauer und/oder nach einer vorgegebenen Zahl von Synchronisationsversuchen abgebrochen, um die Brennkraftmaschine zu schützen.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Einspritzzeiten, Figur 2a und 2b das erfindungsgemäße Verfahren als Flussdiagramm.
Das in Figur 1 dargestellte Zeitdiagramm zeigt das Kurbelwellensignal KW, das von einem Kurbelwellensensor erzeugt wird, wobei der Kurbelwellensensor ein Geberrad mit einer Zahntei- lung von 60 Zähnen und zwei symmetrisch angeordneten Lücken aufweist, die sich jeweils über zwei Zähne erstrecken. Bei einer vollen Umdrehung der Kurbelwelle werden also zwei Blöcke von jeweils 28 Impulsen erzeugt, die durch jeweils eine Lücke voneinander getrennt sind.
Weiterhin zeigt das Zeitdiagramm das Nockenwellensignal NW, dass von einem separaten Nockenwellensensor erzeugt wird, wobei der Nockenwellensensor ein Geberrad mit zwei Kreissegmenten von jeweils 180° aufweist.
Ferner zeigt das Zeitdiagramm die Zündzeitpunkte Z0T1-Z0T4 für die einzelnen Brennräume der Brennkraftmaschine sowie die technisch zulässigen Bandbreiten 1 des Einspritzzeitpunktes, innerhalb derer ein Betrieb der Brennkraftmaschine sinnvoll ist.
Im folgenden wird nun unter Bezugnahme auf die in Figur 2a und Figur 2b dargestellten Flussdiagramme das erfindungsgemäße Verfahren erläutert.
Zu Beginn wird zunächst das Kurbelwellensignal erfasst und überprüft. Bei einem fehlerhaften Kurbelwellensignal erfolgt dann ein Nockenwellen-Notlauf, wohingegen bei einem korrekten Kurbelwellensignal auch das Nockenwellensignal erfasst und überprüft wird.
Hierzu wird der zeitliche Abstand der Impulse des Nockenwellensignals gemessen, wobei eine Fehlfunktion des Nockenwellensensors angenommen wird, wenn der Impulsabstand einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
Alternativ hierzu kann das Nockenwellensignal auch dadurch überprüft werden, dass die Amplitude der Impulse des Nockenwellensignals gemessen wird, wobei eine Fehlfunktion des Nockenwellensensors angenommen wird, wenn die Amplitude der Im- pulse einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet.
Schließlich besteht auch noch die Möglichkeit, die Flankenabstände des Nockenwellensignals und des Kurbelwellensignals zu messen, um das Nockenwellensignal zu überprüfen.
Vorzugsweise wird das Nockenwellensignal jedoch dadurch überprüft, dass sowohl aus dem Nockenwellensignal als auch aus dem Kurbelwellensignal einen Drehzahlwert berechnet wird, wobei die beiden Drehzahlwerte bei einer korrekten Funktion des Nockenwellensensors und des Kurbelwellensensors übereinstimmen müssen. Bei einer Abweichung zwischen den beiden auf diese Weise berechneten Drehzahlwerten kann deshalb angenommen werden, dass der Nockenwellensensor fehlerhaft ist.
Bei einem korrekten Nockensignal wird der Einspritzzeitpunkt anhand des Kurbelwellensignals und des Nockenwellensignals berechnet und synchronisiert.
Bei einem fehlerhaften Nockenwellensignal wird dagegen zunächst ein Fehlersignal gespeichert und ggf. eine Signallampe aktiviert, um die Fehlfunktion des Nockenwellensensors zu signalisieren.
Weiterhin wird in diesem Fall ein Testwert für die Phasenlage der Kurbelwelle festgelegt, um den zuvor berechneten Einspritzzeitpunkt anhand dieses Testwertes zu synchronisieren.
Anschließend wird dann ein Einspritzvorgang mit dem auf diese Weise ermittelten Einspritzzeitpunkt vorgenommen, um überprüfen zu können, ob der Testwert die Phasenlage der Kurbelwelle korrekt wiedergibt. Während der Durchführung des Einspritz- Vorgangs wird dann zunächst für eine vorgegebene Anzahl N Umdrehungen gewartet und die Drehzahl gemessen.
Falls der Testwert die Phasenlage der Kurbelwelle korrekt wiedergibt, so reagiert die Brennkraftmaschine auf den Ein- spritzvorgang mit einem Drehzahlanstieg. In diesem Fall wird der Testwert übernommen und mit dem normalen Einspritzbetrieb fortgefahren.
Andernfalls wird jedoch ein Zähler i inkrementiert, der die Anzahl der Synchronisationsversuche wiedergibt, wobei der Zähler i mit einem vorgegebenen Grenzwert imax verglichen wird. Falls die Anzahl i der Synchronisationsversuche den vorgegebenen Grenzwert imax überschreitet, so werden die Synchronisationsversuche abgebrochen, um die Brennkraftmaschine zu schützen.
Andernfalls wird dagegen ein neuer Testwert für die Phasenlage der Brennkraftmaschine berechnet und der Einspritzzeitpunkt anhand dieses Testwerts synchronisiert. Dieser Zyklus wird so lange durchlaufen, bis entweder die vorgegebene Maximalzahl von Synchroniationsversuchen überschritten wurde oder ein Drehzahlanstieg erfasst wird. Der Testwert für die Pha-
senlage der Kurbelwelle wird hierbei zwischen den einzelnen Synchronisationsversuchen jeweils um einen vorgegebenen Winkelversatz geändert, wobei der Winkelversatz nach folgender Formel berechnet wird:
, _ , 720°-Kurbelwellenwinkel
Wmkelversatz=
Zylinderzahl
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen denkbar, die von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb ebenfalls in den Schutzbereich fallen.