DE4040828C2 - Steuersystem für eine Kraftstoffpumpe - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Steuersystem für eine Kraftstoffpumpe gemäß dem Oberbegriff des unabhän­ gigen Anspruchs.

Ein solches Steuersystem ist aus der nicht vorveröf­ fentlichten DE-OS 40 21 886 bekannt. Dort wird ein Sy­ stem für eine Kraftstoffpumpe bei einer Dieselbrenn­ kraftmaschine beschrieben. Bei dem dort beschriebenen System steuern Magnetventile die Kraftstoffzufuhr. Zur exakten Steuerung der Einspritzmenge und des Ein­ spritzbeginns sind an der Kurbelwelle und/oder an der Nockenwelle Impulsräder angeordnet. Diese Impulsrä­ der geben jeweils Impulsfolgen ab, die verschiedene Im­ pulse enthalten. So ist jeder Einspritzung eine Referenz­ impulsmarke zugeordnet, die den Einspritzbeginn fest­ legt. Ferner sind Drehzahlimpulse zur Erfassung der mittleren und der momentanen Drehzahl vorhanden. Der Synchronisationsimpuls (Synchronimpuls) dient zur Zuordnung und Einspritzung zu dem entsprechenden Zylinder. Bei dem bekannten System wird dieser Syn­ chronimpuls von dem Impulsrad auf der Nockenwelle abgegeben. Da dieses Impulsrad gleichzeitig die Dreh­ zahlimpulse zur Erfassung der Momentandrehzahl ab­ gibt, kann es durch die Marke, die den Synchronimpuls abgibt, zu Ungenauigkeiten bei der Drehzahlerfassung kommen.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Steuersystem der eingangs genannten Art eine mög­ lichst schnelle und genaue Synchronisation der Einsprit­ zung zu erhalten, ohne dabei die übrigen Meßsignale zu beeinflussen. Die Synchronisation soll auch dann noch ermöglicht werden, wenn verschiedene Sensorsignale nicht zur Verfügung stehen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Steuersystem hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, daß kein zusätzli­ cher Geber zur Synchronisation erforderlich ist und die Synchronisation sehr schnell erfolgt. Es treten keine Fehler bei der Drehzahlerfassung aufgrund des Syn­ chronimpulses auf. Vorteilhafte und zweckmäßige Aus­ gestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprü­ chen gekennzeichnet.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert. So zeigt die Fig. 1 ein grobes Blockdiagramm des erfin­ dungsgemäßen Systems, die Fig. 2 die verschiedenen Impulse der auf der Nocken- und Kurbelwelle angeord­ neten Impulsgeber sowie der Drehzahlverlauf über der Zeit, die Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Systems, die Fig. 4 ein Diagramm zur Verdeutlichung von ver­ schiedenen Signalen der Magnetventilansteuerung, die Fig. 5 ein weiteres Flußdiagramm zur Verdeutlichung der Funktionsweise einer Ausgestaltung des erfindungs­ gemäßen Systems sowie die Fig. 7 ein weiteres Flußdia­ gramm zur Verdeutlichung der Arbeitsweise einer Not­ laufsteuerung, die Fig. 8 verschiedene Abfolgen von Ansteuerungen der Magnetventile.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Im folgenden wird das erfindungsgemäße System am Beispiel einer Dieselbrennkraftmaschine beschrieben. Es ist aber ohne weiteres auch auf andere Brennkraft­ maschinen, bei denen die Kraftstoffeinspritzung gesteu­ ert bzw. geregelt wird, übertragbar.

In Fig. 1 ist grobschematisch das erfindungsgemäße System dargestellt. Ein Steuergerät 105 steht mit einer Stelleinrichtung 110 in diesem Ausführungsbeispiel ei­ nem Magnetventil in Verbindung. Das Magnetventil 110 ist an einer Kraftstoffpumpe 120 angebracht. Abhängig von der Stellung des Magnetventils 110 mißt die Kraft­ stoffpumpe 120 der Brennkraftmaschine 100 Kraftstoff zu. In diesem Ausführungsbeispiel ist jedem Zylinder der Brennkraftmaschine 100 eine separate Kraftstoff­ pumpe 120 und ein Magnetventil 110 zugeordnet. Es ist aber auch denkbar, daß eine Kraftstoffpumpe 120 und ein Magnetventil abwechselnd den einzelnen Zylindern Kraftstoff zumißt. Dies trifft insbesondere auf magnet­ ventilgesteuerte Verteilerpumpen zu.

Das Steuergerät 105 erhält Signale von einem, an der Kurbelwelle angebrachten, Impulsgeber 130 und von einem, an der Nockenwelle angebrachten, Impulsgeber 140. Die Impulsgeber 130 und 140 bestehen jeweils aus einem Impulsrad 132, 142 auf der jeweiligen Welle und einem Sensor samt Auswerteschaltung 134, 144 die ent­ sprechende Impulse abgeben. Ferner erhält das Steuer­ gerät 105 Signale von weiteren Sensoren 150, die die Fahrpedalstellung bzw. den Fahrerwunsch und/oder Temperaturwerte sowie Druckwerte angeben. Abhän­ gig von diesen Signalen berechnet das Steuergerät 105 dann die Ansteuerimpulse I für das Magnetventil 110.

Auf dem Impulsrad an der Kurbelwelle sind vorzugs­ weise soviele Zähne angeordnet wie die Brennkraftma­ schine Zylinder besitzt. Zusätzlich ist noch eine Syn­ chronmarke S angebracht. Da sich die Kurbelwelle pro Motorumdrehung zweimal dreht, erzeugt dieses Im­ pulsrad bei jeder Motorumdrehung pro Zylinder jeweils einen Referenzimpuls R und einen Drehzahlimpuls N, sowie zwei Synchronimpulse S. Die Drehzahl- und Re­ ferenzimpulse besitzen jeweils den gleichen Abstand.

Auf einem auf der Nockenwelle angebrachten Im­ pulsrad erzeugen Marken NW jeweils zwei Impulse pro Zylinder. Zwei solche Impulse definieren einen Dreh­ zahlmeßwinkel NM und dienen zur Erfassung der mo­ mentanen Drehzahl. Dabei sind jedem Zylinder zwei Drehzahlmeßmarken NW1, NW2, NW3 und NW4 zu­ geordnet.

Bei den üblichen Steuersystemen ist ein Zylinderzäh­ ler vorhanden, der laufend zwischen den Werten 1 und N zählt, wobei N die Anzahl der Zylinder der Brenn­ kraftmaschine angibt. Abhängig vom Stand des Zählers wird in den entsprechenden Zylinder Kraftstoff einge­ spritzt. Steht der Zylinderzähler auf 3, so erfolgt die nächste Einspritzung in den Zylinder 3. Dieser Zylinder­ zähler legt die Zündfolge fest. Beim Start der Brenn­ kraftmaschine muß eine Synchronisation erfolgen, dies bedeutet der Zähler muß mit dem richtigen Wert initia­ lisiert werden. Wie diese Synchronisation erfolgt, wird in den folgenden Ausführungen beschrieben.

Das erfindungsgemäße System ist mit entsprechen­ den Abwandlungen auch auf Zumeßsysteme anwend­ bar, bei denen die Impulsgeber gerade vertauscht ange­ bracht sind. Das heißt der Impulsgeber, der die Dreh­ zahlimpulse erzeugt, ist auf der Kurbelwelle, und der Impulsgeber, der die Referenzimpulse abgibt, ist auf der Nockenwelle angeordnet. Es ist sogar denkbar, daß bei­ de Impulsgeber an der gleichen Welle plaziert sind, oder daß nur ein Impulsgeber vorhanden ist und eine ent­ sprechende Auswerteschaltung die einzelnen Impulsfol­ gen trennt.

In Fig. 2 sind die verschiedenen Impulse für etwas mehr als eine 1/2 Motorumdrehung aufgezeigt. In Fig. 2a sind die Drehzahlmeßwinkel NM zur Erfassung der momentanen Drehzahl der Brennkraftmaschine ein­ gezeichnet Jeweils zwei aufeinanderfolgende Impulse werden als Drehzahlmeßwinkel NM1, NM2, NM3, NM4 bezeichnet. Ausgehend von diesen Impulsen wird die momentane Drehzahl berechnet, die zur Berech­ nung der genauen Kraftstoffmengenzumessung wäh­ rend der darauffolgenden Einspritzung dient.

Gestrichelt sind weitere Impulse eingezeichnet, die nicht unbedingt notwendig sind, die aber beim Vorhan­ densein eine wesentliche Verbesserung des Systems darstellen. Diese Impulse sind so angeordnet, daß alle Impulse des Impulsgebers auf der Nockenwelle den gleichen Abstand besitzen. Dies hat den Vorteil, daß die Signalauswertung wesentlich vereinfacht wird. Die Aus­ wertung von Impulsen mit gleichem Abstand ist einfa­ cher und genauer, als die Auswertung von Impulsen mit ungleichem Abstand.

Erforderlich für das erfindungsgemäße System sind aber nur die dick eingezeichneten Impulse, die die mit NM1, NM2, NM3 und NM4 bezeichneten Drehzahl­ meßwinkel bilden. In Figur b ist der Drehzahlverlauf eingetragen. Gestrichelt ist der Drehzahlverlauf einge­ zeichnet, der sich ergibt, wenn keine Zumessung erfolgt. Strichpunktiert ist der Drehzahlverlauf eingetragen, der sich ergibt, wenn anschließend an den Drehzahlmeßwin­ kel NM2 eine Einspritzung erfolgt.

In Fig. 2c sind die Impulse des Kurbelwellengebers aufgetragen. Dies sind der Referenzimpuls R, der unmit­ telbar auf den Drehzahlmeßwinkel NM des entspre­ chenden Zylinders folgt. Zwischen zwei Referenzimpul­ sen R ist jeweils noch ein Drehzahlimpuls N eingezeich­ net. Dieser Drehzahlimpuls N dient zur Erfassung der mittleren Drehzahl der Kurbelwelle. Zusätzlich ist noch ein Synchronimpuls S eingetragen. Dieser dient zur Syn­ chronisation der Zylinder.

Da die Kurbelwelle pro Pumpenumdrehung zwei Umdrehungen ausführt, die Nockenwelle dagegen pro Pumpenumdrehung nur eine Umdrehung ausübt, erge­ ben sich pro Nockenwellenumdrehung zwei Kurbelwel­ lenumdrehungen. Dies ist dadurch angedeutet, daß der Drehzahlmeßwinkel NM1 auch als Drehzahlmeßwinkel NM3 und der Drehzahlmeßwinkel NM2 auch als Dreh­ zahlmeßwinkel NM4 bezeichnet werden.

Erkennt nun das Steuergerät 105, daß der Synchron­ impuls S aufgetreten ist, so wird anhand des Drehzahl­ meßwinkels NM2 die momentane Drehzahl erfaßt, die zur Berechnung der Zumessung in den zweiten bzw. den vierten Zylinder nötig ist. Nach auftreten der Synchron­ marke muß die nächste Einspritzung entweder in den Zylinder 2 oder 4 erfolgen. Es erfolgt eine Zumessung in den Zylinder 2. Ergibt sich dabei der strichpunktierte Verlauf der in Fig. 2b eingezeichnet ist, so war diese Zumessung korrekt. Ergibt sich dagegen der gestrichelt eingezeichnete Verlauf, so war der Zylinder 2 falsch. Die Zumessung hätte in den Zylinder 4 erfolgen müssen.

In Fig. 3 ist ein Flußdiagramm zur Funktionsweise des erfindungsgemäßen Systems dargestellt. In einem ersten Teil wird die Synchronmarke S erkannt. Hierzu stehen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung. Zum einen kann in einem Schritt 301 durch einen logischen Vergleich der Impulsabstände, der Synchronimpuls S erkannt werden. Hierzu wird der Abstand zwischen den Impulsen des Impulsgebers auf der Kurbelwelle ausge­ wertet. Ist der Abstand zweier aufeinanderfolgender Impulse wesentlich kleiner, als der Abstand der voran­ gehenden Impulse, so wird die letzte Impuls als Syn­ chronimpuls S identifiziert.

Da in den Abstand der Impulse auch Drehzahlung­ leichförmigkeiten bei der Beschleunigung oder der Ver­ zögerung eingehen, sind hier Fehlinterpretationen mög­ lich. Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung dagegen, wird die Anzahl der Impulse des Impulsgebers auf der Kurbelwelle, die zwischen zwei Drehzahlmeß­ winkeln auftreten, ausgewertet. Anhand der Anzahl der Impulse wird erkannt, ob ein Synchronimpuls S vorlag.

Hierzu wird in einem Schritt 300 ein Drehzahlmeß­ winkel NM erkannt. Nach Erkennen des Drehzahlmeß­ winkels NM wird ein Zähler Z1 zuerst auf Null gesetzt, und bei jedem Auftreten eines Impulses des Impulsge­ bers auf der Kurbelwelle um 1 erhöht. Der Zähler Z1 wird solange erhöht, bis der Schritt 310 erkennt, daß ein zweiter Drehzahlmeßwinkel NM auftritt.

Erkennt die Abfrageeinheit 320, daß der Zähler den Wert 2 besitzt, so ist kein Synchronimpuls S aufgetreten. Dies bedeutet, daß es sich bei dem zweiten Drehzahl­ meßwinkel, der im Schritt 310 erkannt wurde, um die Drehzahlimpuls NM3 oder NM1 handelt. Dies bedeutet, daß die nächste Einspritzung in den ersten bzw. in den dritten Zylinder erfolgen muß Block 322.

Erkennt die Abfrageeinheit 320 dagegen, daß der Zähler ungleich 2 ist, folgt die Abfrageeinheit 325. Er­ kennt diese, daß der Zählerwert 3 ist, wird das Vorliegen eines Synchronimpulses S erkannt. In diesem Fall han­ delt es sich bei dem zweiten, im Schritt 310 erkannten, Drehzahlmeßwinkel um die Drehzahlmeßwinkel NM2 bzw. NM4. Dies bedeutet, daß die nächste Zumessung in den zweiten bzw. in den vierten Zylinder erfolgen muß, siehe Block 327. Erkennt die Abfrageeinheit 325, daß der Zählerstand ungleich 3 ist, so wird im Schritt 330 auf Fehler erkannt. In diesem Fall muß dieser Teil des Fluß­ diagramms nochmals durchlaufen werden.

In einem zweiten Teil werden in einem Schritt 335 die Einspritzdaten berechnet. Dies sind der Spritzbeginn SB und die Spritzdauer SD. Im Schritt 340 erfolgt dann eine Probeansteuerung des entsprechenden Magnetventils, dies hat kann eine Zumessung in einen der beiden mögli­ chen Zylinder zur Folge haben. Im folgenden wird er­ kannt, ob die Probeansteuerung korrekt war. Eine sol­ che Erkennung ist dadurch möglich, daß die Drehzahl ausgewertet wird. Ist die Drehzahl, die im Drehzahl­ meßwinkel NM3 nach der Ansteuerung erfaßt wird, we­ sentlich größer als die Drehzahl, die mit dem Drehzahl­ meßwinkel NM2 vor der Ansteuerung erfaßt wird, so war die Probeansteuerung korrekt. Die Auswertung, ob die Ansteuerung korrekt war, kann besonders vorteil­ haft auch durch Auswerten der Ein- oder Ausschaltzei­ ten TE, TA des Magnetventils erfolgen.

Im Schritt 345 wird die Drehzahl im Drehzahlmeß­ winkel NM3 erfaßt. Die Vergleichsstufe 350 vergleicht diese mit dem vorhergehenden Drehzahlwert im Meß­ winkel NM2. Ist die Drehzahl größer als die vorherge­ hende, so erfolgt im Schritt 355 die Zumessung in den Zylinder 3. Ist sie kleiner, so erfolgt im Schritt 352 die Zumessung in den Zylinder 1. Im sich anschließenden Schritt 360 erfolgt dann die nächste Zumessung jeweils in den darauffolgenden Zylinder.

Bei einer 4-Zylinder-Brennkraftmaschine ist hiermit die Synchronisation abgeschlossen. Wird keine Dreh­ zahlzunahme erkannt, so muß bei einer 6-Zylinder- Brennkraftmaschine noch eine weitere Probezumes­ sung durchgeführt werden.

Mit diesem vorteilhaften Verfahren ist es also mög­ lich, die Synchronisation spätestens nach einer Kurbel­ wellenumdrehung im Durchschnitt sogar nach einer hal­ ben Kurbelwellenumdrehung durchzuführen. Die Syn­ chronisation erfolgt also innerhalb eines Kolbenhubes. Es ist besonders vorteilhaft, wenn neben oder statt der Drehzahl die Schaltzeiten des Magnetventils ausgewer­ tet wird.

Bei einem Pumpe-Düse-System treibt die Nocken­ welle direkt bzw. indirekt den Pumpenkolben an. Bei einer 4-Zylinder-Brennkraftmaschine sind jeweils vier Pumpe-Düse-Einheiten direkt an der Brennkraftmaschi­ ne angeordnet. Jeweils eine der Pumpe-Düse-Einheiten fördert Kraftstoff in die Brennkraftmaschine. Jede Pum­ pe-Düse enthält ein Förderelement. Bei beginnender Mengenförderung über das Element erfolgt auch eine Mengenförderung durch das zugehörige Magnetventil. Bei Schließen des Magnetventils erfolgt die Einsprit­ zung in den Brennraum. Die Mengenförderung durch das offene Magnetventil in den Elementraum und der Druckaufbau bei geschlossenem Magnetventil erfolgt nur an dem Magnetventil bzw. an der Pumpe-Düse-Ein­ heit, deren Element fördert. Dies besagt, daß die Noc­ kenwelle dieses Element so antreibt, daß im Elemen­ traum Druck aufgebaut wird. Bei den restlichen drei Pumpe-Düse-Einheiten erfolgt keine Mengenförderung durch das Element.

Die Einschaltzeiten und die Ausschaltzeiten des Ma­ gnetventils hängen davon ab, ob Kraftstoff durch das Magnetventil gefördert wird oder nicht. Daher ist es möglich, über die Messung der Einschalt- bzw. der Aus­ schaltzeiten den Zylinder zu erkennen. Die Einschaltzeit wird über eine BIP-Erkennung, die Ausschaltzeit über eine BOP oder EIP-Erkennung festgestellt.

Zur Verdeutlichung dieser Begriffe sei auf Fig. 4 ver­ wiesen. In Fig. 4a ist der Magnetventilhub MH über der Zeit t aufgetragen. In Fig. 4b ist der Ansteuerimpuls I des Magnetventils über der Zeit aufgetragen.

Mit BIP ist der Beginn des Einspritzvorgangs gekenn­ zeichnet. Ab diesem Zeitpunkt wird Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt. Mit BOP ist das Ende des Ein­ spritzvorgangs bezeichnet. Zu diesem Zeitpunkt be­ ginnt der Schließvorgang des Magnetventils. Dies be­ deutet, daß sich der Öffnungsquerschnitt des Magnet­ ventils verkleinert. Zum Zeitpunkt EIP ist das Magnet­ ventil vollkommen offen und es findet kein Druckaufbau mehr statt. Dies hat zur Folge, daß die Einspritzung aufhört. Es erfolgt keinerlei Einspritzung von Kraftstoff mehr in den Brennraum.

Wie Fig. 4a, b zeigt, besteht eine Zeitdifferenz zwi­ schen dem Schaltimpuls I für das Magnetventil und dem Beginn und dem Ende der Einspritzung. Die Differenz zwischen Beginn des Ansteuerimpulses und dem Beginn der Einspritzung BIP wird als Einschaltzeit TE bezeich­ net. Die Zeitdifferenz zwischen Ende des Ansteuerim­ pulses I und dem Ende der Einspritzung EIP wird als Ausschaltzeit TA bezeichnet. Die Einschaltzeit TE und die Ausschaltzeit TA hängen jeweils davon ab, ob das Magnetventil unter Last, es wird Kraftstoff gefördert, oder im Leerlaufbetrieb, das heißt keine Kraftstoffmen­ genförderung, arbeitet.

Die Synchronisation, das heißt die Zuordnung des Zy­ linderzählers zum jeweilig einzuspritzenden Zylinder erfolgt nun wie folgt. Beim Start werden die einzelnen Magnetventile der verschiedenen Pumpe-Düse-Einhei­ ten zyklisch von Zylinder 1 bis Zylinder N jeweils kurz angesteuert, das heißt geschlossen und sofort wieder geöffnet.

Das Öffnen und Schließen erfolgt vorzugsweise in einem Zeitabstand von etwa 1,5 Millisekunden. Wäh­ rend der kurzen Öffnungszeit des Magnetventils wird, sofern sich ein Pumpenelement im Vorhub befindet, nur eine im Vergleich zur Startmenge vernachlässigbare Menge eingespritzt. Während der Probeansteuerung der Magnetventile werden die Einschaltzeiten TE und/ oder die Ausschaltzeiten TA erfaßt. Anhand der gemes­ senen Schaltzeiten kann festgestellt werden, welches der Pumpe-Düse-Elemente fördert. Ausgehend von die­ sem Wert kann der Zylinderzähler mit dem richtigen Wert gestartet werden.

Dieses Verfahren läuft wie im Flußdiagramm der Fig. 5 dargestellt ab. Im Schritt 400 erfolgt eine Initiali­ sierung. So wird zum Beispiel ein Zähler N auf Null gesetzt. Im Schritt 410 wird der Zähler N um 1 erhöht. Im Schritt 420 erfolgt dann die Ansteuerung des N-ten Magnetventils.

Im Schritt 430 erfolgt dann die Auswertung der Ein­ schaltzeit TE und/oder der Ausschaltzeit TA. Wird hier­ bei erkannt, daß keine Einspritzung erfolgt, so erfolgt eine weitere Erhöhung des Zählers N um eins (Schritt 410). Wird jedoch erkannt, daß eine Förderung erfolgt, so wird im Schritt 440 der Zylinderzähler auf den Wert des Zählers N gesetzt. Hiermit endet dann das Synchro­ nisationsprogramm.

Durch diese Vorgehensweise, der Probezumessung wird eine Synchronisation schon bei der ersten Motor­ umdrehung ermöglicht. Ferner besitzt diese Vorgehens­ weise gegenüber dem Verfahren versuchsweise Kraft­ stoff einzuspritzen und die Drehzahländerung auszu­ werten, den Vorteil, daß keine Fehleinspritzungen der Startmenge erfolgen und daß daher keine Schwarzrau­ chemissionen auftreten. Die bei Pumpe-Düse-Systemen vorhandenen Gebersysteme bzw. Auswerteprinzipien können für die Zylindersynchronisation verwendet wer­ den. Es sind daher keine zusätzlichen Sensoren notwen­ dig.

Beim Kaltstart kann durch unterschiedliche Zylinder­ reibung oder unvollständige Verbrennung eine falsche Deutung der Meßergebnisse nicht ausgeschlossen wer­ den. Daher ist es notwendig, daß mit Hilfe einer Tempe­ raturschwelle eine weitere Absicherung der Synchroni­ sierung abgewartet werden muß. Dabei wird wie folgt vorgegangen. Liegt die Temperatur unter einer vorge­ gebenen Schwelle, so wird nach einmaligem Durchlau­ fen der oben beschriebenen Flußdiagrammes das Ver­ fahren ein weiteres Mal durchgeführt. Dabei werden die beiden Ergebnisse verglichen. Bei kaltem Motor fällt dieser längere Startvorgang nicht ins Gewicht.

Soll eine möglichst hohe Sicherheit des Systems ge­ gen Ausfall erzielt werden, so muß der Synchronimpuls zusätzlich redundant erfaßt werden. Dies kann zum Bei­ spiel dadurch erfolgen, daß auf der Nockenwelle eine zusätzliche Synchronmarke angebracht ist. Diese Re­ dundanz ermöglicht einen echten Notbetrieb, bei dem auch der ausgegangene Motor wieder gestartet und zur Werkstatt gefahren werden kann. Ist kein solcher zwei­ ter Geber vorhanden, kann bei Ausfall des Gebers wohl der Motor weiterbetrieben werden, es ist aber kein er­ neuter Start möglich.

Treten einzelne Störimpulse auf, so muß eine Über­ wachung durch Vergleich der durch das beschriebene Verfahren erkannten Synchronimpuls mit dem zyklisch umlaufenden Zylinderzähler erfolgen. Mit Hilfe einer Logik, einem redundanten Zylinderzähler sowie der be­ schriebenen Vorgehensweise werden einzelne Störim­ pulse wirkungslos gemacht. Falls mittels der Logik die Störung nicht behoben werden kann, muß solange der Motor noch dreht ein Notprogramm wie beim Starten für eine neue Synchronisation sorgen.

Ein besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß die Impulsräder vertauscht angebracht sind. Dies bedeutet, daß auf der Kurbelwelle ein Impulsrad angeordnet ist das ein Inkrementalraster erzeugt. Ein solches Impulsrad gibt eine Impulsfolge ab, wie es in Fig. 6a dargestellt ist. Bei einer Brennkraftmaschine mit sechs Zylindern fehlt im Abstand von 120 Grad ein Im­ puls, dadurch wird ein Referenzimpuls R definiert. Die­ ser dient üblicherweise zur Festlegung des Einspritzbe­ ginns. Ferner ist der obere Totpunkt OT des Kolbens eingezeichnet. Mit einem Pfeil ist die Drehrichtung der Welle angedeutet.

Auf der Nockenwelle befindet sich ein Geberrad, das zumindestens eine Synchronimpuls S sowie die Dreh­ zahlimpulse N abgibt. Die Signalabfolge, die dieses Ge­ berrad erzeugt, ist in Fig. 6b dargestellt. Die Drehzahl­ impulse treten bei einer Brennkraftmaschine mit sechs Zylindern im Abstand von 60 Grad auf. Die Synchron­ marke S dient üblicherweise zur Synchronisation.

Es ist sogar möglich, daß beide Impulsräder an der gleichen Welle plaziert sind, oder daß nur ein Impulsrad vorhanden ist und eine entsprechende Auswerteschal­ tung die einzelnen Impulsfolgen trennt.

Bei solchen Systemen erfolgt die Synchronisation üb­ licherweise durch Auswertung der Drehzahlimpulse N, des Synchronimpulses S und eventuell weiterer Signale.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist bei solchen Sy­ stemen besonders vorteilhaft zur Durchführung eines Notlaufbetriebs geeignet. Ein solcher Notlaufbetrieb ist dann erforderlich, wenn der Impulsgeber und/oder die zugeordnete Auswerteeinrichtung, die die Synchronim­ pulse erzeugen bzw. die Synchronisation durchführen, ausfallen.

Insbesondere ist das Verfahren bei solchen Systemen als Notlaufverfahren geeignet, bei denen die Synchroni­ sation größtenteils aufgrund der Auswertung von Refe­ renz- und/oder Synchronimpulsen durchgeführt wird. Bei solchen Systemen wird üblicherweise die Kraftstoff­ menge erst freigegeben, wenn die Synchronisation er­ folgt ist.

Um bei Ausfall der Synchronisation einen Notfahrbe­ trieb aufrechterhalten zu können, dient die anhand der Fig. 7 erläuterten Vorgehensweise. Nach dem Einschal­ ten des Steuergeräts Schritt 600, wird zuerst eine an sich bekannte Fehlerüberprüfung 610 durchgeführt.

Diese erkennt, ob die Synchronisation ordnungsge­ mäß durchgeführt werden kann oder ordnungsgemäß durchgeführt wurde. Dies ist zum Beispiel dann nicht der Fall, wenn die Sensoren und die Auswerteeinrich­ tung defekt sind. Erkennt die Abfrageeinheit 620, daß die Synchronisation ordnungsgemäß durchgeführt wer­ den kann oder durchgeführt wurde, so erfolgt im Schritt 630 der normale Programmablauf zur Steuerung der Brennkraftmaschine. Wird dagegen erkannt, daß die Synchronisation fehlerhaft oder nicht möglich ist, so wird im Schritt 640 eine Notsynchronisation eingeleitet. An die sich der normale Steuervorgang 650 anschließt.

Eine solche Notsynchronisation kann, zum Beispiel wie in den vorangegangenen Abschnitten beschrieben, durchgeführt werden. Die Notsynchronisation soll le­ diglich sicherstellen, daß die Brennkraftmaschine ge­ startet werden kann und wenigstens mit eingeschränk­ tem Funktionsumfang arbeitet. Im Notbetrieb ist eine schnelle Synchronisation nicht erforderlich. Außerdem braucht im Notbetrieb keine Rücksicht auf unzulässig hohe Abgasemissionen genommen werden. Da also die Anforderungen an den Notbetrieb nicht so hoch sind, wie im normalen Betrieb, kann auch eine wesentlich einfachere Vorgehensweise verwendet werden.

Zur Verdeutlichung der Vorgehensweise sei auf die Fig. 8 verwiesen, in der schematisch verschiedene Ab­ folgen von Ansteuerungen der Magnetventile aufge­ zeigt sind. Über der Zeit sind die Nummern der Magnet­ ventile aufgetragen. Beispielhaft ist auch die korrekte Zündfolge ZF der einzelnen Zylinder eingetragen.

Zum Zeitpunkt T1 wird das Steuergerät eingeschal­ tet. Zwischen dem Zeitpunkt T1 und dem Zeitpunkt T2 wird üblicherweise die Synchronisation durchgeführt. Wird in diesem Zeitraum erkannt, daß die Synchronisa­ tion nicht durchgeführt werden kann, oder das die Syn­ chronisation fehlerhaft ist, wird auf die Notlaufbetrieb umgeschaltet. Zum Zeitpunkt T3 wird die Zumessung freigegeben. Mit x sind durchgeführte Ansteuerungen und mit - sind ausgelassene Ansteuerungen eingetra­ gen. In Fig. 8a ist die Abfolge der Ansteuerungen der einzelnen Magnetventile MV nach einer korrekt durch­ geführten Synchronisation aufgezeigt.

In den Fig. 8b und 8c ist jeweils die Abfolge der An­ steuerungen bei einer fehlerhaften Synchronisation oder bei einem Ausfall des Impulsgebers auf der Noc­ ken-/Kurbelwelle aufgezeigt. Bei der anhand der Fig. 8b verdeutlichten Vorgehensweise wird zunächst jeweils nur das dem ersten Zylinder zugeordnete Magnetventil für jeden fortlaufenden Einspritzvorgang angesteuert.

Die Ansteuerung des Magnetventils führt erst dann zu einer Einspritzung, wenn der dem ersten Zylinder zugeordnete Pumpenkolben zu fördern beginnt. Es er­ folgt also erst eine Einspritzung in den Brennraum der Brennkraftmaschine, wenn der dem ersten Zylinder zu­ geordnete Pumpenkolben Kraftstoff fördert.

Spätestens zwei Kurbelwellenumdrehungen nach feststellen des Fehlers erfolgt eine Einspritzung, welche zum Zeitpunkt T4 zu einer markanten Drehzahlerhö­ hung führt. Diese Drehzahlerhöhung wird wie schon beschrieben erkannt. Besonders vorteilhaft ist auch, wenn ein größere Winkelbereich, als der Meßwinkel zur Erfassung der momentanen Drehzahl, ausgewertet wird. So kann zur Erkennung des Drehzahlanstiegs auch die mittlere Drehzahl Abstand herangezogen werden. Dies entspricht dem Abstand zwischen zwei Drehzahl­ impulsen N.

Die Synchronisation ist beendet, wenn durch Auswer­ ten des Drehzahlanstiegs feststeht, daß dem ersten Zy­ linder Kraftstoff zugemessen wurde. Anschließend wer­ den die den übrigen Zylindern zugeordneten Magnet­ ventile entsprechend der festgelegten Zündfolge ange­ steuert. Dabei wird eine Zumessung übersprungen, da der Drehzahlanstieg erst nach einer gewissen Verzöge­ rungszeit erkannt wird.

Diese Vorgehensweise ermöglicht auch bei Ausfall der Synchronisation mittels des Synchronimpulses S ei­ ne schnelle Synchronisation (maximal nach zwei Kur­ belwellenumdrehungen).

In Fig. 8c ist Abfolge der Ansteuerungen der einzel­ nen Magnetventile für eine weitere Version des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens aufgezeigt. Diese Version sieht vor, daß zunächst die Magnetventile entsprechend der festgelegten Zündfolge fortlaufend angesteuert werden. Ist noch keine Synchronisation erfolgt, das heißt, es wurde nicht mit dem richtigen Zylinder begon­ nen, so ergibt sich keine markante Drehzahlerhöhung. Nach einem Maschinenzyklus, das heißt alle Magnet­ ventile wurden einmal angesteuert (dies entspricht zwei Umdrehungen der Kurbelwelle) wird beim nächsten Maschinenzyklus die Ansteuerung für ein Magnetventil übersprungen.

Dies bedeutet, nach dem ersten Maschinenzyklus wird nicht mit dem ersten, sondern mit dem zweiten Magnetventil begonnen. Anschließend werden die Ma­ gnetventile wieder gemäß der festgelegten Zündfolge angesteuert. Diese Vorgehensweise wird so lange wie­ derholt, wobei nacheinander jeweils die Ansteuerung eines anderen Magnetventils übersprungen wird, bis ei­ ne zum Förderhub des Pumpenkolbens synchrone Ma­ gnetventilansteuerung zu Einspritzungen und damit zum Zeitpunkt T4 zu einer Drehzahlerhöhung führen. Anhand der Drehzahlerhöhung wird erkannt, daß das richtige Magnetventil angesteuert wurde. Somit können die weiteren Zumessungen mit der gefunden Synchroni­ sation freigegeben werden.

Da bei dieser Vorgehensweise eine Erhöhung auf­ grund von Einspritzungen in alle Zylinder erfolgt, ist die Drehzahlerhöhung wesentlich größer als bei der ersten Version, bei der nur eine Einspritzung in einen Zylinder erfolgte. Diese größere Drehzahlsteigerung kann einfa­ cher und sicherer erkannt werden.

Claims (14)

1. Steuersystem für eine magnetventilgesteuerte Kraftstoffpum­ pe, insbesondere für eine selbstzündende Brennkraftmaschine, mit einer die einzuspritzende Kraftstoffmenge festlegenden Stelleinrichtung, wobei an der Kurbelwelle und/oder an der Nockenwelle wenigstens ein Impulsgeber angeordnet ist und die erzeugten Impulse wenigstens Referenzimpulse zur Festle­ gung des Einspritzbeginns in die einzelnen Zylinder enthal­ ten, sowie der Drehzahlerfassung dienen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Synchronisation eine Probeansteuerung der Stelleinrichtung erfolgt und anhand der Reaktion des Steuer­ systems und/oder der Brennkraftmaschine erkannt wird, ob dem maßgebenden Zylinder Kraftstoff zugemessen wurde.

2. Steuersystem nach Ansprüch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Drehzahlsignal oder Schaltzeiten der Magnetventile (TE, TA) ausgewertet werden und davon abhängig der maßgebende Zylinder er­ kannt wird.

3. Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vom Im­ pulsgeber auf der Kurbelwelle oder auf der Noc­ kenwelle ein Synchronimpuls abgegeben wird, aus­ gehend von diesem Synchronimpuls eine Anzahl von Zylindern ausgewählt wird und anhand der Probeansteuerung entschieden wird, welcher die­ ser Zylinder der maßgebende ist.

4. Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf Zu­ messung in den maßgebenden Zylinder erkannt wird, wenn die Drehzahl, die in einem Drehzahl­ meßwinkel nach der Probeansteuerung erfaßt wird, wesentlich größer ist als die Drehzahl, die ein einem Drehzahlmeßwinkel vor der Probeansteuerung er­ faßt wird.

5. Steuersystem nach wenigstens einem der An­ sprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach­ einander alle Magnetventile angesteuert werden, und anhand der unterschiedlichen Einschaltzeiten (TE) und/oder der unterschiedlichen Ausschaltzei­ ten (TA) der Zylinder erkannt wird, in den die näch­ ste Zumessung erfolgen soll.

6. Steuersystem nach wenigstens einem der An­ sprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Synchronimpuls S durch einen logischen Vergleich der Abstände der Impulse des Impulsgebers auf der Kurbelwelle erkannt wird.

7. Steuersystem nach wenigstens einem der An­ sprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Synchronimpuls dadurch erkannt wird, daß die An­ zahl der Impulse des Impulsgebers auf der Kurbel­ welle, die zwischen zwei Drehzahlmeßwinkeln auf­ treten, ausgewertet wird.

8. Steuersystem nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei Auftreten von drei Impulsen das Vorliegen des Synchronimpulses S erkannt wird.

9. Steuersystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Auftreten von mehr als drei oder weniger als einem Impuls auf Fehler erkannt wird.

10. Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Un­ terschreiten einer Temperaturschwelle die Syn­ chronisation wiederholt wird.

11. Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steu­ ersystem zur Synchronisation im Notlaufbetrieb dient.

12. Steuersystem nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Synchronisation ein einem bestimmten Zylinder zugeordnetes Magnetventil fortlaufend bei jedem Einspritzvorgang angesteu­ ert wird, bis anhand des Drehzahlsignals eine Ein­ spritzung erkannt wird.

13. Steuersystem nach Anspruch 11 oder 12, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Synchronisation die Magnetventile gemäß einer festgelegten Zündfolge angesteuert werden, bis anhand des Drehzahlsi­ gnals eine Einspritzung erkannt wird, wobei jeweils nach zwei Kurbelwellenumdrehungen eine An­ steuerung ausgelassen wird.

14. Steuersystem nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß nach erkennen ei­ ner Einspritzung die Ansteuerung der Magnetven­ tile entsprechend der festgelegten Zündfolge er­ folgt.