Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr zu einer Brennkraftmaschine mit Selbstzündung

Abstract

 Vorgeschlagen wird eine elektronische Steuereinrichtung für ein Diesel-Kraftstoffzumeßsystem, bei dem zu Beginn des Startvorganges zuerst eine konstante Kraftstoffmenge vorgegeben wird, die anschließend stufen- oder rampenförmig ansteigt. Oberhalb einer bestimmten Drehzahl oder Startmenge findet eine drehzahlabhängige Mengenreduzierung auf z.B. 90% der Vollastmenge statt. Die Startmengensteuerung bzw. regelung endet beim Erreichen von z.B. 800 Umdrehungen pro Minute. Neben einer im Blockschaltbild gezeigten Realisierungsmöglichkeit der Steuereinrichtung analoger Schaltungstechnik ist auch ein Flußdiagramm für eine Rechnersteuerung angegeben. Wesentlich ist, daß die erfindungsgemäße Steuereinrichtung auf die Verarbeitung eines Temperatursignals und damit die Verwendung eines Temperatursensors verzichten kann.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung geht aus von einer elektronischen Steuereinrichtung für ein Kraftstoffzumeßsystem einer Brennkraftmaschine mit Selbstzündung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bekannt ist aus der DE-OS 28 03 750.5 ein elektronischer Dieselregler mit Luft- und Kraftstoffmengenvorsteuerung. Dessen Startsteuerung verarbeitet ein Start- und Drehzahlsignal, außerdem das Signal eines Temperatursensors. Wenn auch dieser bekannte elektronische Dieselregler im allgemeinen zufriedenstellende Ergebnisse zu liefern vermag, so können sich doch bei Startvorgängen mit warmer Maschine Probleme ergeben. Wenn z.B. bei warmer Maschine der Tank leergefahren wurde und damit die Einspritzleitungen zum Teil leer sind, dann wird im Anschluß an ein Auffüllen des Tankes bei einem Start nur eine kleine temperaturabhängige Startmenge freigegeben, die unter Umständen jedoch zu einem sicheren Start nicht ausreicht. Eine der Aufgaben der Erfindung ist es nun, Wege aufzuzeigen, wie auch derartige Spezialfälle sicher in den Griff zu bekommen sind. Schließlich wird angestrebt, aus Einsparungsgründen auf die Verarbeitung eines Temperatursignals zu verzichten.

Vorteile der Erfindung

[0002] Mit der elektronischen Steuereinrichtung für ein Kraftstoffzumeßsystem mit den Merkmalen des Hauptanspruchs kann auf ein Temperatursignal verzichtet werden, was eine Einsparung eines Temperatursensors bedeutet. Darüber hinaus werden Pumpentoleranzen bei Serienfertigung bezüglich der Startmenge ausgeglichen. Und schließlich verkürzt sich die Startzeit bei leeren Einspritzleitungen und warmem Motor beachtlich.

[0003] Weitere Vorteile der Erfindung und zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.

Zeichnung

[0004] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben und erläutert. Es zeigen Figur 1 ein äußerst grobes Blockschaltbild eines elektronisch steuerbaren Kraftstoffzumeßsystems einer Brennkraftmaschine mit Selbstzündung, Figur 2 ein Diagramm der Kraftstoffmenge während des Starts über der Zeit. Figur 3 zeigt Abregelkennlinien der Startmenge über der Drehzahl, Figur 4 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen elektronischen Steuereinrichtung für ein Diesel-Kraftstoffzumeßsystem und Figur 5 ein Flußdiagramm zum Verdeutlichen der Erfindung im Falle einer Problemlösung mittels eines Rechners.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

[0005] Die Ausführungsbeispiele betreffen elektronische Steuereinrichtungen für Kraftstoffzumeßsysteme bei Brennkraftmaschinen mit Selbstzündung.

[0006] In Figur 1 sind Sensoren für die Fahrpedalstellung, die Drehzahl und ein Startschalter mit 10, 11 und 12 bezeichnet. Ihre Ausgangsleitungen sind zu einer Signalverarbeitungseinheit 13 geführt, an deren Ausgang ein Kraftstoffmengensollsignal bereitgestellt wird. Es steuert ein elektromagnetisches Stellwerk 14 zur Einstellung der Einspritzmenge z.B. einer Diesel-Verteilerpumpe.

[0007] Figur 2 zeigt die Startmenge aufgetragen über der Zeit. Nach Betätigen des Anlassers und dem Vorliegen einer minimalen Drehzahl wird für eine Zeitdauer T eine bestimmte Kraftstoffmenge QSTO freigegeben. Es ist dies z.B. die Vollastmenge, 80 % der Vollastmenge usw. Nach der Zeitdauer T erfolgt eine Kraftstoffmengenerhöhung. Mit ausgezogener Linie ist eine Rampenfunktion gezeichnet, die zeit- und/oder drehzahlabhängig sein kann. Gestrichelt gezeichnet sind sprungförmige Erhöhungen sowie auch eine Erhöhung in stetiger, jedoch nicht linearer Weise.

[0008] Die aus Figur 2 ersichtliche Startmenge bleibt bis zu einer Drehzahlschwelle wirksam. Danach wird die Einspritzmenge von Fahrpedal , Drehzahl und anderen Einflußgrößen bestimmt. Während des Startvorganges hat jedoch das Fahrpedal keinen Einfluß auf die Einspritzmenge. Denkbar ist jedoch auch eine Lösung, bei der das Fahrpedal während des Startvorgangs nur dann einen Einfluß ausüben kann, wenn die vom Fahrpedal vorgegebene Kraftstoffmenge größer ist als die Startmenge.

[0009] Zum Vermeiden zu großer Rauchstöße während des Anlassens dient eine drehzahlabhängige Verringerung der Startmenge. Sie wird mittels einer Minimalwertauswahl oberhalb einer bestimmten Drehzahl wirksam. Ein Beispiel für die Drehzahlabregelung zeigt Figur 3. Erkennbar sind lineare Abregelfunktionen, die beim speziellen Beispiel bei der Drehzahl von 500 Umdrehungen pro Minute den Endwert von 90 % der Vollastmenge erreichen. Durch die Reduzierung der Kraftstoffmenge über der Drehzahl ergeben sich keine unzulässig hohen Rauchstöße. Im übrigen wird auch die Startzeit verkürzt, wenn bei geringen Drehzahlen größere Kraftstoffmengen eingespritzt werden.

[0010] Wesentlich ist nun, daß die beiden in Figur 2 und 3 gezeigten Diagramme einander überlagert werden, was bei analoger Schaltungstechnik z.B. mittels einer elektronischen Steuereinrichtung entsprechend der Darstellung von Figur 4 erreichbar ist. Figur 4 zeigt als Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen elektronischen Steuereinrichtung. Ein Startsignalschalter 12 ist über einen Schalter 20 mit einem Zeitglied 21 und einer Grundmengensignalerzeugerstufe 22 gekoppelt. Dem Ausgang des Zeitgliedes 21 folgt ein Funktionsgenerator 23 zum Bereitstellen eines zeitabhängigen Zusatzmengensignals QKST1. Die Ausgänge beider Signalerzeugerstufen 22 und 23 sind zu einem Summenpunkt 24 geführt, dem eine Reihenschaltung von Minimalwertauswahlstufe 25, Maximalwertauswahlstufe 26 sowie letztlich das elektromagnetische Stellwerk 14 folgt. Das Ausgangssignal des Drehzahlsenors 11 gelangt zum Steuereingang des Schalters 20 und außerdem zu einem Funktionsgenerator 28, der ausgangsseitig das drehzahlabhängige Mengensignal QKSTn abgibt und es der Minimalwertstufe 25 als deren zweites Eingangssignal zuführt. Schließlich erhält die Maximalwertstufe 26 noch ein Steuersignal von einem Funktionsgenerator 30, der den Sollwert der Einspritzmenge während des normalen Betriebs steuert.

[0011] Die Wirkungsweise der beschriebenen Schaltungsanordnung von Figur 4 ist nun wie folgt:

Erreicht nach Betätigen des Startschalters die Brennkraftmaschine eine Minimaldrehzahl, dann bestimmt zunächst die Grundmengensignalerzeugerstufe 22 den Einspritzmengenwert. Ihm überlagert sich nach Ablauf der Zeitdauer T von Figur 2 ein Zusatzsignal vom Funktionsgenerator 23, in Figur 2 rein zeitabhängig dargestellt, so daß das Ausgangssignal des Summationspunktes 24 den Signalverlauf nach Figur 2 aufweist. Da gleichzeitig bei sich drehender Brennkraftmaschine der Funktionsgenerator 28 für die drehzahlabhängige Steuerung der Kraftstoffzumessung zur Wirkung kommt, bestimmt letztlich die Minimalwertauswahlstufe 25, welches der beiden Signale von Figur 2 oder 3 als Kraftstoffmengensteuerwert QKST weitergeleitet wird. In der nachfolgenden Maximalwertauswahlstufe 26 wiederum wird entschieden, ob die Startsteuerung dominiert oder jedoch das Signal vom Funktionsgenerator 30 für den allgemeinen Fahrbetrieb.

[0012] Als getrenntes Element ist in Figur 4 ein Wechselschalter 26' gezeichnet, der je nach gewünschter Ausführungsform die Maximalwertauswahlstufe 26 ersetzen kann. Gesteuert wird der Wechselschalter 26' mittels eines drehzahlabhängigen Signals, wobei dann der Übergang von Startsteuerung zu normaler Steuerung rein drehzahlabhängig ist.

[0013] Figur 5 zeigt ein Flußdiagramm zur rechnergesteuerten Nachbildung der obengenannten Funktionsverläufe.

[0014] Das Startprogramm beginnt nach diesem in Figur 5 dargestellten Flußdiagramm bei Block 40. Es folgt eine Abfrage auf einen Drehzahlwert von 20 Umdrehungen pro Minute (41). Solange dieser Drehzahlwert noch nicht erreicht ist, wird ein Merker A = 1 und ein Merker B = 0 gesetzt (42). Es folgt eine Abfrage des Merkers A auf den Wert 1 (43). Solange der Merker nicht auf 1 gesetzt ist, wird entsprechend Block 44 kein Kraftstoff zugemessen und die Abfrage beginnt wieder von neuem. Besitzt der Merker A den Wert 1, folgt die Abfrage des Wertes des Merkers B. Im Startfall, d.h. bei Drehzahlen unterhalb von 20 Umdrehungen pro Minute besitzt der Merker B den Wert = 0, so daß in diesem Startfall bei der Merker B-Abfrage 45 ein Nein-Signal auftritt. Es schließt sich eine weitere Drehzahlabfrage 46 an, deren Grenzwert 60 Umdrehungen pro Minute beträgt. Solange diese Drehzahl noch nicht erreicht ist, kommt ebenfalls Block 44 zum Tragen, nachdem keine Kraftstoffzumessung auftritt. Ist die 60-Umdrehungen pro Minute-Schwelle jedoch erreicht, wird der Merker B auf 1 (47), eine Zeitzählung 48 auf 0 gesetzt. Gleichzeitig wird die Kraftstoffzumessung mit einem Anfangswert QKST = QSTO (49) aktiviert. Dies entspricht dem Mengensprung von Figur 2. Im Anschluß an diese Mengenbestimmung 49 wird in einem speziellen Programmschritt 50 die Drehzahlabhängigkeit der Kraftstoffzumessung berechnet und im folgenden Programmschritt 51 eine Startmenge mit dem Wert QKST im Block 49 definiert. Daran beschließt sich eine Abfrage 52 daraufhin an, ob der Startmengenwert größer oder kleiner dem augenblicklichen drehzahlabhängigen Mengenwert QKSTn ist. Solange er diesen Wert noch nicht erreicht hat, gibt es einen erneuten Rücksprung ins Programm. Hat die Startmenge den drehzahlabhängigen Wert jedoch erreicht, dann dominiert die Drehzahlabhängigkeit und die jeweilige Startmenge erhält diesen Wert zugewiesen.

[0015] Da in Block 47 der Merker B = 1 gesetzt wurde, kommt bei einem neuerlichen Programmdurchlauf bei der Abfrageeinheit 45 der zweite - der Ja-Ausgang - zum Tragen. Es folgt eine Drehzahlabfrage auf den Wert 800 Umdrehungen pro Minute in der Einheit 55. Solange dieser Wert noch nicht erreicht ist, beginnt und dauert eine Zeitzählung in Block 56 und schließlich eine Zeitabfrage auf die Zeitdauer T, 57. Für Zeiten kleiner T wird entsprechend der Darstellung von Figur 2 die Grundstartmenge QSTO (Block 49) zugemessen. Im anderen Fall findet bei jedem Programmdurchlauf ein Integrationsvorgang mit einem bestimmten Zuwachs statt (58). Oberhalb einer Drehzahl von 800 Umdrehungen pro Minute (Abfrageeinheit 55) wird der Merker A = 0 gesetzt (60), die Startmenge ebenfalls auf Null (61) und das Normalprogramm für die Kraftstoffzumessung während des normalen Fahrbetriebs eingeschaltet (62). 63 markiert schließlich das Ende des Gesamtprogramms.

[0016] Im einzelnen zeigt das Flußdiagramm folgenden Programmablauf. Ein Startvorgang wird aus Sicherheitsgründen erst oberhalb einer Drehzahl von 20 Umdrehungen pro Minute als solcher definiert. Zugemessen wird Kraftstoff erst oberhalb einer Drehzahl von 60 Umdrehungen pro Minute. Es folgt eine Zeitdauer T mit konstanter Kraftstoffzumessung und anschließend eine Kraftstoffzumessung mit steigender Funktion, wobei sich der Anstieg nach Art des Zuwachses, siehe Block 58, richtet. Diese Erhöhung dauert nun solange, bis die drehzahlabhängige Mengenkennlinie QKSTn nach Figur 3 erreicht ist. Ist sie erreicht, dann dominiert die drehzahlabhängige Abregelung, so daß auch die zugemessene Kraftstoffmenge nicht mehr laufend erhöht, sondern nach der Kennlinie von Figur 3 verringert wird. Oberhalb einer Drehzahl von 800 Umdrehungen pro Minute gilt der Startvorgang als beendet und das normale Programm beginnt.

[0017] Beim Flußdiagramm nach Figur 5 können vor allem die Ausgangswerte der Blöcke 49, 50 und 58 variabel sein, um Grund-Kraftstoffmengenwerte, drehzahlabhängige Kraftstoffmengenwerte und Zuwachsraten variabel einstellen zu können. Selbstverständlich kann auch der Wiedereinsetzpunkt des Programmdurchlaufs anders gewählt werden, als dies in Figur 5 dargestellt ist.

Ansprüche

1. Elektronische Steuereinrichtung für ein Kraftstoffzumeßsystem einer Brennkraftmaschine mit Selbstzündung mit Sensoren für Betriebskenngrößen und Funktionsgebern für einen Sollwert der Kraftstoffmenge abhängig von Betriebskenngrößen, dadurch gekennzeichnet, daß während des Starts in einem bestimmten Drehzahlbereich eine zeit- und/oder drehzahlabhängige Startmenge vorgegeben wird und oberhalb eines bestimmten Drehzahlwertes bzw. eines Kraftstoffmengenwertes die Soll-Kraftstoffmenge wenigstens drehzahlabhängig reduzierbar ist. (Figur 2 und Figur 3)

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitabhängige Funktion zu Beginn einen konstanten Wert besitzt und anschließend rampen-, stufen- oder stetig nichtlinear ansteigt.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im drehzahlabhängigen Startbereich (Figur 3) die Soll-Kraftstoffmenge mit steigender Drehzahl abnimmt.

4. Steuereinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb einer Drehzahl von vorzugsweise 60 Umdrehungen pro Minute die Kraftstoffzufuhr einsetzt und oberhalb einer Drehzahl von 800 Umdrehungen pro Minute die Kraftstoffzumessung losgelöst von der Startmengensignalerzeugung bestimmt wird.

Zeichnung