Steuerung für die Kraftstoffzumessung einer Brennkraftmaschine

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Steuerung für die Kraftstoffzumessung einer Brennkraftmaschine durch eine Signalverarbeitungsanlage mit zumindestens einem Einspritzventil, wobei die Signalverarbeitungsanlage eine Heißstartsituation erkennt und in Folge eine Heißstartkorrektur der Einspritzventile generiert.
Aufgabe ist es, die Heißstartsituation unter allen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine mit geringem Aufwand sicher zu erkennen. Dazu wird vorgeschlagen, den Strom (A) und die Spannung (V) für die Öffnungseinrichtung des Einspritzventils beim Start aktuell zu messen, daraus den aktuellen Widerstand (Ω) zu errechnen, um daraus die aktuell am Einspritzventil anliegende Temperatur (T) zu ermitteln. Diese Temperatur (T) wird verglichen mit einem kalibrierten Temperaturwert (T_K). Wird dieser Wert erreicht oder überschritten, liegt eine Heißstartsituation vor.
Damit gelingt es auf einfache Weise und genauer als bei Vergleichen von Kühlmitteltemperaturen auf eine Heißstartsituation zu schließen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung für die Kraftstoffzumessung einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

[0002] Bei einer Brennkraftmaschine wird dann von einem Heißstart gesprochen, wenn nach längerem Betrieb der Brennkraftmaschine insbesondere unter Last und unter einer darauf folgenden kurzen Betriebsunterbrechung erneut gestartet wird. Bei der kurzen Betriebsunterbrechnung der noch heißen Maschine bilden sich durch Wärmestau Kraftstoffdampfblasen im Kraftstoffversorgungssystem, die insbesondere dann bei einem nachfolgenden Start zu Startschwierigkeiten führen würden, wenn sie direkt im Einspritzventil auftreten. Diese Kraftstoffdampfblasen behindern die reguläre Kraftstoffzumessung. Deshalb ist es bekannt, unter Heißstartbedingungen ein verlängertes Einspritzsignal auszugeben, damit auch beim Auftreten von Kraftstoffdampfblasen eine für den sicheren Start erforderliche Menge an Kraftstoff dem Verbrennungsprozess zugeführt wird, oder es wird ein Signal ausgegeben, welches durch Kraftstoffumlauf durch das Ventil über eine Rücklaufleitung ein Ausspülen der Dampfblasen aus dem noch nicht einspritzenden Ventil auslöst. Ein solches Ventil ist zum Beispiel mit DE 38 11 002 A1 beschrieben.

[0003] Um Vorkehrungen für das Vermeiden von Problemen bei einem Heißstart einer Brennkraftmaschine treffen zu können, muss von der Steuerung für die Kraftstoffzumessung erkannt werden, wann eine Heißstartsituation vorliegt.

[0004] Mit DE 44 35 419 A1 ist ein Steuersystem für die Kraftstoffzumessung einer Brennkraftmaschine beschrieben, bei der eine Heißstartsituation dann angenommen wird, wenn die Temperatur des Kühlmittels der Brennkraftmaschine über einer vorgegebenen Schwellentemperatur liegt, gleichzeitig die Differenz der Ansauglufttemperatur zwischen dem aktuellen Wert und einem gespeicherten früheren Wert eine vorgegebene Größe überschreitet. Die Heißstartsituation wird nicht mehr als gegeben angesehen, wenn die Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine unterhalb einer zweiten Schwellentemperatur liegt oder wenn die Brennkraftmaschine eine vorbestimmte Luftmenge angesaugt hat.

[0005] Nachteilig bei diesem Steuersystem ist, dass als maßgebliche Bezugsgröße für das Erkennen einer Heißstartsituation die Temperatur des Kühlmittels dient. Diese Temperatur kann mit erheblichen Zeitverzügen zur Temperatur im Brennraum und damit auch am Einspritzventil auftreten. So kann es in der Praxis vorkommen, dass eine Brennkraftmaschine nach einem Kaltstart sehr schnell auf Volllast gefahren werden muss und unter dieser bis zu einer kurzen Betriebsunterbrechung nur eine kurze Zeit läuft. Dabei wird zwar die unmittelbare Umgebung des Brennraums und somit auch des Einspritzventils auf eine hohe Betriebstemperatur gebracht, das Kühlmittel selbst bleibt aber noch relativ kühl. Während der Betriebsunterbrechung können somit im Einspritzventil Kraftstoffdampfblasen entstehen und ein erneutes Starten erschweren, trotzdem ist nach der Temperatur des Kühlmittels eine Heißstarttemperatur nicht erkennbar.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuerung für die Kraftstoffzumessung einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 so auszubilden, dass eine Heißstartsituation unter allen Betriebsvoraussetzungen der Brennkraftmaschine mit geringem Aufwand sicher erkannt wird.

[0007] Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung zum Gegenstand.

[0008] Die Erfindung geht davon aus, dass die Hauptproblematik eines Heißstartes von der Dampfblasenbildung innerhalb des Einspritzventils ausgeht. Die Erfassung der Temperatur am Einspritzventil über Temperatursensoren würde jedoch einen erheblichen Aufwand verursachen, in dem dort ein Einbauraum für einen solchen Sensor vorgesehen und eine Signalleitung zum Sensor geführt werden müsste. Darüber hinaus wäre es erforderlich, eine Sensorüberwachung zur Kontrolle der Funktionsfähigkeit des Sensors vorzusehen.

[0009] Dem gegenüber wird erfindungsgemäß die Erkenntnis ausgenutzt, dass sich der Widerstand eines elektrischen Leiters mit der Temperatur verändert. Dies gilt auch für die an der elektrischen Öffnungseinrichtung des Einspritzventils befindlichen elektrischen Leiter, die im Allgemeinen in Form einer Magnetspule vorhanden sind. Werden diese Leiter unter Strom gesetzt, dann kann von der für die Kraftstoffzumessung vorgesehenen Signalverarbeitungsanlage in relativ einfacher und an sich bekannter Weise der Stromfluss sowie die aktuelle Spannung ermittelt werden. Diese Werte ermöglichen nach dem ohmschen Gesetz die Errechnung des aktuellen elektrischen Widerstandes des Leiters. Aus dem aktuellen elektrischen Widerstand kann, ebenfalls von der genannten Signalverarbeitungsanlage, die aktuelle Temperatur am Ort des elektrischen Leiters, also unmittelbar am Einspritzventil, ermittelt werden. Durch Vergleich dieses so ermittelten Temperaturwertes mit einem vorgegebenen kalibrierten Temperaturwert, dessen Wert als Grenztemperatur für eine Heißstartsituation im Versuch leicht ermittelbar und in der Signalverarbeitungsanlage speicherbar ist, ist die Heißstartsituation sehr genau in Abhängigkeit vom Temperaturzustand am Einspritzventil und unabhängig von vor- oder nacheilenden Zuständen an anderen Orten der Brennkraftmaschine ermittelbar. Besondere Sensoren und Signalübertragungsleitungen sowie Aufendungen für deren Funktionskontrolle sind nicht erforderlich.

[0010] Durch eine geeignete Wahl des Werkstoffes für den elektrischen Leiter, dessen Temperatur veränderlicher Widerstand ausgewertet wird, kann das Ansprechverhalten der Steuerung zum Erkennen einer Heißstartsituation beeinflusst werden. Die Werte der aktuellen Temperatur am Einspritzventil in Abhängigkeit von Spannung und Widerstand am elektrischen Leiter der Öffnungseinrichtung können in einem Speicher in der Signalverarbeitungsanlage fest abgelegt sein, so dass die Temperaturwerte in Echtzeit auch bei geringer Rechnerleistung der Signalverarbeitungsanlage zur Verfügung stehen.

[0011] Bei Einsatz der Steuerung an verschiedenen Brennkraftmaschinen einer Baureihe können die sich verändernden Bedingungen in einfacher Weise durch einen zusätzlichen Speicher mit Korrekturfaktoren berücksichtigt werden. Diese Korrekturfaktoren können in einen Speicher der Steuerung individuell bei der Programmierung der Steuerung zu einer spezifischen Brennkraftmaschine eingeschrieben werden, oder sie können auch für eine Motorenreihe spezifisch abgreifbar in einem Festspeicher abgelegt sein.

[0012] Die Signalverarbeitungsanlage kann in vorteilhafter Weise durch das ohnehin vorhandene elektronische Motorsteuergerät gebildet sein.

[0013] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, wobei die Zeichnung ein grobes Flussdiagramm des Steuervorganges einer Steuerung nach der Erfindung zeigt.

[0014] Bei dem Start einer Brennkraftmaschine mit der erfindungsgemäßen Steuerung wird vor oder gleichzeitig mit dem Anlaufen der Maschine die Öffnungseinrichtung des Einspritzventils bestromt (Kasten 1). Dabei wird der fließende Strom A (Kasten 2) und die auftretende Spannung V erkannt (Kasten 3). Aus Spannung V und Strom A ist in einfacher Weise der aktuelle Widerstand Ω (Kasten 4) zu ermitteln, in dem die Ausgangswerte entweder nach dem ohmschen Gesetz in einer Rechenoperation in Relation zueinander gebracht werden oder in dem sie mit einer gespeicherten Tabelle verglichen werden, welche entsprechende Zuordnungen zulässt.

[0015] Nach einer in der Signalverarbeitungsanlage abgelegten Tabelle wird nun aus dem berechneten Widerstand Ω eine diesem aktuellen Widerstand Ω entsprechende am Einspritzventil örtlich vorliegende Temperatur T ermittelt (Kasten 5). Dabei repräsentiert die abgelegte Tabelle die funktionelle Abhängigkeit der Temperatur T von dem Widerstand Ω (T=f[Ω]).

[0016] Die so ermittelte aktuelle Temperatur T wird verglichen mit einem durch Versuch ermittelten und in der Signalverarbeitungsanlage gespeicherten kalibrierten Temperaturwert T_K (Kasten 6). Dieser Temperaturwert T_K repräsentiert die für die vorliegende Brennkraftmaschine zu beachtende Heißstartgrenze. Wird diese Grenze erreicht oder überschritten, dann liegt eine Heißstartbedingung vor (Kasten 7). In der Folge wird eine Heißstartkorrektur (Kasten 8) für das Einspritzsignal generiert (Kasten 9). Selbstverständlich können mit der Heißstartkorrektur weitere Motorparameter angepasst werden, wie z. B. eine Korrektur des Luftbedarfs, eine Anhebung der Leerlaufdrehzahl oder eine Korrektur des Zündzeitpunktes.

[0017] Wird bei einem Start dieser kalibrierte Temperaturwert T_K nicht erreicht, dann liegen Normalstartbedingungen (Kasten 10) vor. In Folge dessen wird ein Einspritzsignal (Kasten 9) ohne Heißstartkorrektur generiert. Ebenso sind andere Heißstart bedingte Anpassungen nicht erforderlich.

Ansprüche

1. Steuerung für die Kraftstoffzumessung einer Brennkraftmaschine mit Mitteln zum Erkennen und Erfassen von Betriebsdaten, einer programmgesteuerten Signalverarbeitungsanlage sowie Mitteln zur Ausgabe eines Einspritzsignals an zumindest ein mit einer elektrischen Öffnungseinrichtung unmittelbar verbundenes Einspritzventil, wobei von der Signalverarbeitungsanlage eine Heißstartsituation erkannt und in Folge eine Heißstartkorrektur des Einspritzsignals erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass bei Start der Brennkraftmaschine nach dem Bestromen der Öffnungseinrichtung des Einspritzventils die aktuelle Spannung (V) sowie der aktuelle Stromfluss (A) erkannt und ein aktueller Widerstand (Q) errechnet wird, aus dem aktuellen Widerstand (Q), die am Einspritzventil herrschende Temperatur (T) erkannt wird, die erkannte Temperatur (T) verglichen wird mit einer kalibrierten Heißstarttemperatur (T_K) und bei Erkennen einer aktuellen Temperatur (T) ≥ der kalibrierten Heißstarttemperatur (T_K) die Heißstartkorrektur gesetzt wird.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erkennung der aktuell am Einspritzventil herrschenden Temperatur (T) die Funktion (T) in Abhängigkeit von Spannung (V) und Widerstand (Q) der elektrischen Öffnungseinrichtung des Einspritzventils in der Signalverarbeitungsanlage abgelegt ist.

3. Steuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Signalverarbeitungsanlage abgelegte Funktion in Verbindung mit Korrekturfaktoren zur Berücksichtigung äußerer und/oder innerer Einflüsse der Brennkraftmaschine abgelegt ist.

4. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungsanlage das elektronische Motorsteuergerät ist.

Zeichnung