DE19644497A1 - Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffpumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Stand der Technik

Damit nach dem Start einer Brennkraftmaschine möglichst schnell mit der elektronisch geregelten Einspritzung begonnen werden kann und die richtige Gemischzusammensetzung erhalten wird, muß der für die Einspritzungen erforderliche Kraftstoffdruck im Kraftstoffversorgungssystem sehr schnell aufgebaut werden. Dazu dient ein sogenannter Vorlauf der Kraftstoffpumpe, beispielsweise einer Elektrokraftstoffpumpe, der entweder durch Hard- oder Softwareansteuerung der Kraftstoffpumpe beim Einschalten der Zündung gestartet wird.

Bei der softwaremäßigen Freigabe des Elektrokraftstoffpumpenvorlaufs nach dem Einschalten der Zündung können Probleme auftreten, wenn beispielsweise infolge eines Defekts von der Spannungsversorgungsklemme Kl. 15 ohne Motorbetrieb Spannung zur Elektrokraftstoffpumpe gelangt. In diesem Falle eines irrtümlichen, gegebenenfalls wiederholten Einschaltens darf aber kein Pumpenvorlauf erfolgen. Wird nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine die Zündung eingeschaltet, beispielsweise zum Schließen elektrisch betätigbaren Fenster eine Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine jedoch nicht durchgeführt, sollte beim nächsten regulären Start wieder ein Kraftstoffpumpenvorlauf möglich sein. Zur Lösung dieses Problems wird bei bekannten Systemen ein Kompromiß getroffen, dabei wird ein Pumpenvorlauf nach Einschalten der Zündung maximal einmal ohne Überschreitung der Startendedrehzahl, also der Drehzahl, die bei einem regulären Start der Brennkraftmaschine erreicht würde, zugelassen.

Wird bei der hardwaremäßigen Freigabe des Elektrokraftstoffpumpenvorlaufs als alleiniger Auslöser des Vorlaufs das Einschalten der Zündung verwendet, wird auch bei Einschalten der Zündung nach dem Abstellen, beispielsweise beim Betätigen elektrisch betätigbarer Fenster gegebenenfalls ein unerwünschter Elektrokraftstoffpumpenvorlauf ausgelöst. Dieser unerwünschte Vorlauf sollte jedoch vermieden werden. Problematisch ist bei der hardwaremäßigen Freigabe des Elektrokraftstoffpumpenvorlaufs auch noch die Einhaltung von Sicherheitskriterien im Crashfall. Bei einem Wackelkontakt an Klemme Kl. 15 kann die Elektrokraftstoffpumpe unter Umständen ständig ein- und ausgeschaltet werden. Ein solcher Zustand muß vermieden werden.

Damit ein möglichst schnelles Einschalten der Kraftstoffpumpe und damit ein möglichst schneller Druckaufbau im Kraftstoffversorgungssystem möglich ist und gleichzeitig weitgehend vermieden wird, daß ein irrtümlicher Vorlauf der Kraftstoffpumpe ausgelöst wird, wird in der DE OS 43 04 163 vorgeschlagen, bei einer Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffpumpe die Ansteuerung so durchzuführen, daß die Kraftstoffpumpe dann eingeschaltet wird, wenn zwei vorgebbare Bedingungen vorliegen. Diese Bedingungen sind zum einen eine Spannungsbedingung, die erkennen läßt, daß der Anlasser der Brennkraftmaschine betätigt ist und zum anderen die Drehzahl, die innerhalb eines zulässigen Bereiches liegen muß. Wenn beide Bedingungen erfüllt sind, wird die Kraftstoffpumpe, üblicherweise eine Elektrokraftstoffpumpe in Betrieb gesetzt, wodurch sich der gewünschte Kraftstoffdruck relativ schnell aufbaut und gleichzeitig sichergestellt wird, daß ein irrtümliches Einschalten der Kraftstoffpumpe weitgehend vermieden wird.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß eine noch schnellere Einschaltung der Kraftstoffpumpe und dadurch ein noch schnellerer Aufbau des Kraftstoffdrucks möglich ist. Gleichzeitig ist die Zuverlässigkeit, daß kein irrtümliches Einschalten der Kraftstoffpumpe ausgelöst wird noch höher als beim Stand der Technik.

Erzielt werden diese Vorteile, indem die schnelle Inbetriebnahme der Kraftstoffpumpe und damit die Realisierung eines Kraftstoffpumpenvorlaufs von zwei speziellen Bedingungen abhängig gemacht wird, nämlich von der Dauer der Abstellzeit der Brennkraftmaschine und von der Temperatur der Brennkraftmaschine, insbesonders der Temperatur zum Abstellzeitpunkt. Die Auswertung dieser beiden Größen für die Entscheidung, ob ein Kraftstoffpumpenvorlauf stattfinden soll oder nicht, ermöglicht die vorteilhafte schnelle Entscheidung. Da die Abstellzeit präzise bestimmbar ist, wird die gewünschte Zuverlässigkeit für das Kraftstoffpumpenvorlaufkriterium erhalten. In vorteilhafter Weise werden Fehler bei Wackelkontakten oder beim Einschalten der Zündung zur Betätigung elektrischer Verbraucher vermieden. Es tritt weiterhin kein wiederholter Vorlauf bei Wackelkontakten an Klemme Kl. 15 oder ähnlichen Versorgungsklemmen auf. Nach einer längeren Abstellphase findet ein Kraftstoffpumpenvorlauf schnell und zuverlässig statt, wodurch ein schneller Druckaufbau erzielt wird.

Die weiteren Vorteile der Erfindung werden durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen erzielt. Das erfindungsgemäße Verfahren kann prinzipiell bei allen Brennkraftmaschinen mit einer Kraftstoffpumpe zum Einsatz kommen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Im einzelnen zeigt Fig. 1 ein grobe Übersicht über das Kraftstoffversorgungssystem einer Brennkraftmaschine einschließlich der erfindungswesentlichen Mittel zur Erfassung von Betriebszuständen. In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.

Beschreibung

In Fig. 1 sind die zur Erläuterung der Erfindung erforderlichen Bestandteile eines Kraftstoffversorgungssystem einer Brennkraftmaschine schematisch dargestellt. Dabei ist mit 10 das Steuergerät des 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 Elektrokraftstoffpumpe 11 in Verbindung steht und dessen anderer Anschluß mit der Spannungsklemme Kl. 15 oder einem anderen Spannungsanschluß verbunden ist.

Dem Steuergerät 10 werden die von Sensoren oder sonstigen Meßmitteln gelieferten Informationen zugeführt. Als Sensoren bzw. Meßmittel werden beispielhaft angegeben ein Drehzahlsensor 13, ein Temperatursensor 14, der die Temperatur der Brennkraftmaschine ermittelt und ein Temperatursensor 15, der die Ansauglufttemperatur ermittelt.

Die von den Sensoren bzw. Meßmitteln gelieferten Daten werden im Steuergerät 10 ausgewertet. Das Steuergerät 10 ermittelt in Abhängigkeit von diesen Daten Ansteuersignale für die Steuerung bzw. Regelung der Brennkraftmaschine, beispielsweise für die Zündung oder Einspritzung. Diese Signale werden vom Steuergerät 10 am Ausgang A abgegeben. Weiterhin liefert das Steuergerät 10 an einem Ausgang B in Abhängigkeit von den zugeführten Daten bzw. in Abhängigkeit von ermittelten Rechengrößen Ansteuersignale für das Schaltmittel, beispielsweise das Kraftstoffpumpenrelais 12, das die Kraftstoffpumpe 11 an Spannung legt oder von dieser trennt.

Mit den in Fig. 1 dargestellten Bestandteilen eines Kraftstoffversorgungssystems einer Brennkraftmaschine kann das erfindungsgemäße Verfahren ablaufen. Dabei werden die folgenden Voraussetzungen zugrundegelegt. Liegt dem Steuergerät eine genaue Information über die Zeit, die zwischen dem letzten Abstellzeitpunkt des Motors und dem Wiedereinschaltzeitpunkt bzw. Neustart vergangen ist vor, kann die Entscheidung ob ein Kraftstoffpumpen- bzw.

Elektrokraftstoffpumpenvorlauf stattfinden soll, abhängig von der Abstellzeit durchgeführt werden. Wie Auswertungen des Druckverlaufs im Kraftstoffversorgungssystem ergeben haben, ist der Kraftstoffdruck noch für eine längere Zeit nach dem Abstellen der Elektrokraftstoffpumpe so hoch, daß ein schneller Start (Schnellstart) auch ohne zusätzlichen Elektrokraftstoffpumpenvorlauf möglich ist. Bei hohem Kraftstoffdruck können gegebenenfalls erste Einspritzungen schon abgesetzt werden, bevor die Elektrokraftstoffpumpe anläuft.

Weitere Untersuchungen der Änderungen des Kraftstoffdrucks im Kraftstoffversorgungssystem (Fuel Rail) haben ergeben, daß die Druckabnahme nach Abschalten der Elektrokraftstoffpumpe von der Temperatur der Brennkraftmaschine bzw. des Motors abhängig ist. Je höher die Abstelltemperatur des Motors ist, desto länger können die Abstellzeiten sein, ohne daß ein Druckabfall auftritt, der einen Elektrokraftstoffpumpenvorlauf beim Wiedereinschalten erforderlich macht. Die Information, wann ein Elektrokraftstoffpumpenvorlauf bei Einschalten der Zündung erfolgen soll und wann er unnötig ist, kann somit in einer einzigen Kennlinie der Abstellzeit abhängig von der Motorabstelltemperatur abgelegt werden. Durch Zugriff auf diese Kennlinie, die beispielsweise in einem Speicher des Steuergerätes 10 abgelegt ist, kann das Steuergerät zuverlässige Einschaltkriterien für die Elektrokraftstoffpumpe gewinnen und erkennen, ob ein Vorlauf der Kraftstoffpumpe erforderlich ist, oder ob gleich der übliche, dauernde Pumpenbetrieb ablaufen soll. Es ist aus dieser Kennlinie insbesonders die maximale Abstellzeit entnehmbar, bis zu der kein Vorlauf der Elektrokraftstoffpumpe nötig ist, da der Druck für erste Einspritzungen noch ausreicht. Herrschen solche Bedingungen mit ausreichendem Druck, kann auf einen Elektrokraftstoffpumpenvorlauf verzichtet werden und mit einer üblichen Ansteuerung der Elektrokraftstoffpumpe begonnen werden. Ist also die tatsächliche Abstellzeit kleiner als die maximale, wird dies vom Steuergerät erkannt und es wird kein Elektrokraftstoffpumpenvorlauf durchgeführt. Wird dagegen vom Steuergerät erkannt, daß die maximale Abstellzeit überschritten ist, so wird ein Vorlauf gestartet und damit sichergestellt, daß bereits für die ersten Einspritzungen ein ausreichender Kraftstoffdruck vorliegt.

Das Verfahren, nach dem im Steuergerät bestimmt wird, ob ein Pumpenvorlauf erforderlich ist und wann der Pumpenvorlauf zu beenden ist, ist in Fig. 2 als Flußdiagramm dargestellt. Im einzelnen ist aus Fig. 2 zu erkennen, daß bei abgeschalteter Brennkraftmaschine auch das Steuergerät ausgeschaltet ist. Es wird in üblicher Weise mit Einschalten der Zündung aktiviert und beginnt unmittelbar nach Erhalt des Zündungein-Signales mit den ersten Berechnungen.

Im Schritt S1 wird dabei im Steuergerät die maximale Abstellzeit für den Pumpenvorlauf aus der gemessenen Motorabstelltemperatur berechnet. Dazu wird aus der in einem Speicher abgelegten Kennlinie für die ermittelte Motorabstelltemperatur die zugehörige maximale Abstellzeit entnommen. Im Schritt S2 wird die maximale Abstellzeit mit der tatsächlichen Abstellzeit verglichen. Die tatsächliche Abstellzeit, also die Zeit zwischen dem Abstellzeitpunkt und dem Wiedereinschaltzeitpunkt der Brennkraftmaschine kann vom Steuergerät nach verschiedenen Verfahren ermittelt werden. Solche Verfahren sind beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung DE-P 1 96 21 900 beschrieben und werden beispielsweise mit einer Uhr ermittelt, die unabhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine und des Steuergerätes ständig in Betrieb gehalten wird. Die tatsächliche Abstellzeit läßt sich dann einfach aus der Differenz zwischen dem Wiedereinschaltzeitpunkt und dem Abschaltzeitpunkt, der vorzugsweise abgespeichert wird, ermitteln. Ergibt der als Schritt S2 bezeichnete Vergleich der bei der gemessenen Temperatur maximal erlaubten Abstellzeit mit der tatsächlichen Abstellzeit, daß die maximale Abstellzeit noch nicht erreicht ist, findet kein Kraftstoffpumpenvorlauf statt (Schritt S3) und es erfolgt die übliche Ansteuerung der Kraftstoffpumpe.

Ergibt dagegen Schritt S2, daß die maximale Abstellzeit kleiner ist als die tatsächliche, wird vom Steuergerät ein entsprechendes Ansteuersignal abgegeben und es wird beispielsweise ein Vorlauftimer geladen, der die Vorlaufzeit mißt. Gleichzeitig wird der Pumpenvorlauf gestartet. Im Flußdiagramm nach Fig. 2 ist dies als Schritt S4 bezeichnet.

Ist der Pumpenvorlauf aktiviert, wird im Schritt S5 geprüft, ob die Bedingung für einen dauernden Pumpenbetrieb erfüllt ist. Falls diese Bedingung, die erkennen läßt, daß der Startvorgang abgeschlossen ist und die Brennkraftmaschine in den üblichen Betrieb übergegangen ist, erfüllt ist, wird der Pumpenvorlauf beendet (Schritt S7) und auf die normale Kraftstoffpumpenregelung übergegangen. Eine solche Bedingung kann z. B. sein, daß innerhalb einer bestimmten Zeit nach erkanntem Batteriespannungseinbruch ein Drehzahlsignal erkannt wird oder daß eine Minimaldrehzahl überschritten wird, wobei diese Minimaldrehzahl niedriger als die Drehzahlschwelle für Startende liegt. Wird dagegen im Schritt S5 erkannt, daß die Bedingung für einen normalen dauernden Pumpenbetrieb noch nicht erfüllt ist, wird im Schritt S6 geprüft, ob der Vorlauftimer abgelaufen ist. Es wird also geprüft, ob die im Vorlauftimer eingegebene Zeit, während der der Vorlauf aktiviert sein soll, bereits abgelaufen ist. Wird erkannt, daß der Vorlauf abgelaufen ist, wird der Pumpenvorlauf beendet. Wird dagegen im Schritt S5 erkannt, daß der Vorlauftimer noch nicht abgelaufen ist, wird erneut im Schritt S5 überprüft, ob eine vorgebbare Bedingung für dauernden Pumpenbetrieb erfüllt ist.

Mit dem in Fig. 2 dargestellten Verfahren kann ein zuverlässiger Kraftstoffpumpenvorlauf durchgeführt werden, bei dem sichergestellt wird, daß die Kraftstoffpumpe nicht irrtümlich eingeschaltet wird, bei dem aber auch sichergestellt wird, daß bei Bedarf möglichst schnell nach dem Einschalten ein Kraftstoffpumpenvorlauf aktiviert wird. Durch Berücksichtigung des Zusammenhangs zwischen Abstellzeit der Brennkraftmaschine und Temperatur der Brennkraftmaschine zum Abstellzeitpunkt läßt sich ein optimales Kriterium dafür festlegen, ob ein Vorlauf der Kraftstoffpumpe erforderlich ist oder ob der Druck im Kraftstoffversorgungssystem noch so hoch ist, daß ein Kraftstoffpumpenvorlauf nicht nötig ist.

Claims (8)

1. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffpumpe, die in Abhängigkeit von wenigstens zwei vorgebbaren Bedingungen in Betrieb gesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bedingungen die Abstellzeit, also die Zeit zwischen dem Abstellzeitpunkt und dem Wiedereinstellzeitpunkt der Brennkraftmaschine und die Temperatur der Brennkraftmaschine zum Abstellzeitpunkt sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffpumpe nach Betätigung des Zündschalters zur Erzielung eines Kraftstoffpumpenvorlaufs in Betrieb gesetzt wird, wenn die Abstellzeit länger als eine maximale Abstellzeit ist, wobei die hänge der maximalen Abstellzeit in Abhängigkeit von der Temperatur der Brennkraftmaschine zum Abstellzeitpunkt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Abstellzeit in Abhängigkeit von der Temperatur der Brennkraftmaschine zum Abstellzeitpunkt als Kennlinie abgelegt ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren nur während einer Startphase abläuft und bei Erkennung, daß ein dauernder Betrieb der Kraftstoffpumpe erforderlich ist, das Verfahren beendet wird und auf eine herkömmliche Kraftstoffpumpenregelung umgeschaltet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedingung für den dauernden Pumpenbetrieb das Erreichen einer Mindestdrehzahl einer Brennkraftmaschine ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach Ablauf einer vorgebbaren Zeit der Pumpenvorlauf beendet und die übliche Kraftstoffpumpenregelung erfolgt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderlichen Berechnungen und Zeitauswertungen im Steuergerät der Brennkraftmaschine ablaufen, dem die für Berechnungen erforderlichen Daten zugeführt werden und das die erforderlichen Zeitmessungen durchführt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderlichen Daten die Abstellzeit und die Abstelltemperatur der Brennkraftmaschine sind, die mittels eines Timers bzw. eines Temperatursensors gemessen werden.