DE102007045564A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern beschrieben. Ein Kraftstoffzumesssystem umfasst einen Kraftstoffvorratsbehälter. Es wird ein Füllstandssignal bereitgestellt, das den Füllstand des Kraftstoffvorratsbehälters charakterisiert. Bei Unterschreiten eines Schwellenwertes durch das Füllstandssignal wird eine Teilmenge der Zylinder abgeschaltet.
Description
- Stand der Technik
- Gelangt bei einer Brennkraftmaschine Luft in die Kraftstoffleitung und dort insbesondere in die Injektoren, so treten dadurch erhebliche Probleme beim Neustart der Brennkraftmaschine auf. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn der Fahrer das Fahrzeug nicht rechtzeitig betankt und die Kraftstoffvorräte im Tank vollkommen aufgebraucht werden und das Kraftstofffördersystem Luft ansaugt und in den Hochdruckbereich eindringt. Ein solches Ansaugen von Luft führt üblicher Weise zum sofortigen Stillstand der Brennkraftmaschine. Durch Entlüften kann die Luft in den Leitungen, der Pumpe und dem Vorratsbehälter, wie beispielsweise dem Rail, leicht entfernt werden. Gelangt Luft in die Injektoren, so ist ein leichtes Entlüften der Injektoren nur sehr schwer möglich.
- Insbesondere bei Injektoren, die einen hydraulischen Koppler enthalten, ist das Eindringen von Luft und der anschließende Neustart der Brennkraftmaschine problematisch.
- Bekannt ist es, durch rechtzeitiges Abschalten der Brennkraftmaschine ein solches Ansaugen von Luft und den dadurch verursachten problematischen Zustand, zu verhindern. Dies bedeutet, dass die Brennkraftmaschine bei einer bestimmten Restmenge von Kraftstoff im Tank abgeschaltet wird. Ein solches Abschalten ist in bestimmten Ländern gesetzlich verboten. Ist eine solche Maßnahme des Abschaltens der Brennkraftmaschine bei einer Restmenge nicht vorgesehen, so kann ein leerfahrendes Kraftstofftanks und damit ein Eindringen von Luft in das Kraftstoffzumesssystem nicht verhindert werden.
- Offenbarung der Erfindung
- Vorteile der Erfindung
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass der Wiederstart der Brennkraftmaschine nach einem Leerfahren deutlich vereinfacht wird und dass bei einem nahezu leeren Tank eine notlaufmäßige Weiterfahrt der Brennkraftmaschine bis zum völligen Leerfahren des Tankes möglich ist. Des weiteren wird der Fahrer durch die erfindungsgemäße Maßnahme auf den nahezu leergefahrenen Tank aufmerksam gemacht.
- Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass bei einer bestimmten Restmenge von Kraftstoff im Tank eine Teilmenge von Zylindern abgeschaltet wird. Eine Abschaltung der Zylinder erfolgt vorzugsweise dadurch, dass die Ansteuerung der Injektoren dieser Zylinder unterbunden wird. Das heißt unterhalb einer Restmenge von Kraftstoff im Tank werden eine Teilmenge der Injektoren abgeschaltet. Dies hat zur Folge, dass in die Injektoren dieser Zylinder keine Luft gelangt. Nach dem Befüllen des Tanks ist ein Start mit den vorher abgeschalteten Zylinder möglich. Hierzu wird ein Füllstandssignal bereitgestellt, das den Füllstand des Kraftstoffvorratsbehälter charakterisiert.
- Die Zahl der Zylinder die abgeschaltet wird, ist derart gewählt, dass mittels dieser abgeschalteten Zylinder ein Neustart der Brennkraftmaschine möglich ist und gleichzeitig mit den verbleibenden Zylindern ein Notlaufbetrieb der Brennkraftmaschine möglich ist. Vorzugsweise wird dabei jeweils die Hälfte der Zylinder abgeschaltet und die andere Hälfte der Zylinder weiter betrieben.
- Das Abschalten erfolgt dabei abhängig von einem Füllstandssignal, dass die Restkraftstoffmenge anzeigt. Als solches Füllstandssignal kann beispielsweise unmittelbar ein Tankstandsignal oder ein Signal einer Füllstandsanzeige verwendet werden. Andernfalls kann auch vorgesehen sein, dass das übliche Signal bezüglich der Restreichweite eines Bordcomputers verwendet wird. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Maßnahme bei Erreichen einer bestimmten Restreichweite eingeleitet wird.
- Des weiteren ist es möglich, ausgehend von der Raildruckdynamik und der Raildruckstabilität auf den Tankinhalt zu schließen.
- Zeichnung
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 ein Blockdiagramm eines Common-Rail-Systems, -
2 ein erstes Flussdiagramm, dass das Abschalten der Brennkraftmaschine beschreibt und -
3 ein zweites Flussdiagramm, dass den Wiederstart zeigt. - Ausführungsbeispiele der Erfindung
- In
1 sind die wesentlichen Elemente eines Kraftstoffzumesssystem, das als Common-Rail-System bezeichnet wird, dargestellt. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise wird im folgenden ein Beispiel eines Common-Rail-Systems beschrieben. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist dabei nicht auf die Anwendung in einem Common-Rail-System beschränkt, sie kann auch bei anderen Kraftstoffzumesssystemen verwendet werden. - Mit
10 ist ein Kraftstoffvorratsbehälter bezeichnet. Von diesem wird der Kraftstoff von nicht dargestellten Pumpen über eine Leitung15 in ein Hochdruckspeicher20 gefördert. Von diesem Hochdruckspeicher20 gelangt der Kraftstoff über Injektoren31 ,32 ,33 und34 in die nicht dargestellten Brennräumen der Brennkraftmaschine. Die Zumessung von Kraftstoff durch die Injektoren wird jeweils durch Aktoren41 ,42 ,43 und44 gesteuert. Die Ansteuerung dieser Aktoren erfolgt mittels einer Steuereinheit50 . - Der Kraftstoff wird von einer nicht dargestellten Vorförderpumpe und/oder Hochdruckpumpe in den Hochdruckspeicher
20 gefördert. Durch Ansteuerung der In jektoren über die Aktoren41 ,42 ,43 bzw.44 werden die Injektoren31 ,32 ,33 ,34 derart angesteuert, dass sie zu einem vorgegebenen Zeitpunkt die Kraftstoffzumessung freigeben und zu einem zweiten vorgegebenen Zeitpunkt die Kraftstoffzumessung beenden. Sind die Vorräte von Kraftstoff in dem Kraftstoffvorratsbehälter10 erschöpft, so gelangt über die Leitung15 Luft in den Hochdruckspeicher und damit auch in die Injektoren31 bis34 . Gelang Luft in den Hochdruckspeicher20 bzw. in die Injektoren, so fällt der Druck in dem Hochdruckspeicher20 rapide ab und eine Einspritzung ist nicht mehr möglich. - Insbesondere bei Injektoren, die einen so genannten hydraulischen Koppler umfassen, tritt folgende Problematik auf. Befindet sich in dem Injektor auch nur eine geringe Luftmenge, insbesondere in dem Koppler, so ist eine Steuerung der Kraftstoffzumessung nicht mehr möglich. Ein Entlüften dieser Injektoren ist ebenfalls nur schwer möglich, da hierzu ein sehr großer Druck erforderlich ist, der erst mit laufendem Motor bereitgestellt werden kann.
- Erfindungsgemäß ist deshalb vorgesehen, dass wie folgt vorgegangen wird. In einem Schritt
210 wird der Füllstand F des Tanks ausgewertet. Hierzu stehen verschiedene Signale bereit. So kann in einer einfachen Ausführungsform unmittelbar ein Tankgeber ausgewertet werden, der anzeigt, welche Kraftstoffmenge sich im Tank befindet. Des weiteren sind Systeme bekannt, bei denen ein Bordcomputer eine Restreichweite des Fahrzeugs berechnet. Auch dieses Signal kann als Füllstand F verwendet werden. Des weiteren wurde erfindungsgemäß erkannt, dass kurz vor Erreichen des minimalen Füllstandes und damit eine unmittelbar bevorstehenden Luftansaugung der Raildruck instabil wird und sich die Raildruckdynamik ändert. - Das Eindringen von Luft in das Hochdrucksystem bewirkt in der Raildruckregelung ein Aufschwingen der Amplitude des Raildrucks. Dies wird durch eine geeignete Funktionalität, insbesonderer im stationären Fahrzuständen, detektiert. In dynamischen Fahrzuständen wird durch die Auswertung des Raildruckanstiegsgradienten bezogen auf den geforderten Raildruckanstieg eine mangelnde Kraftstoffversorgung erkannt. Zudem wird über eine Überwachung der Regelungsparameter auf Abweichungen zu dem Werten im normalen Betrieb auf Luft im Kraftstoff, bzw. mangelnde Kraftstoffversorgung geschlossen.
- Wird in Schritt
220 ein Füllstand F unterhalb eines Schwellenwerts S erkannt, so wird in Schritt240 eine Teilmenge der Injektoren abgeschaltet. Gleichzeitig wird ein Bit gesetzt, dass eine Abschaltung erfolgt ist. - Erkennt die Abfrage
220 , dass der Füllstand noch ausreichend ist, so erfolgt in Schritt230 der Normalbetrieb. Im weiteren Verlauf erfolgt dann erneut Schritt210 . - Die Anzahl der abzustellenden Injektoren ist so gewählt, dass die Anzahl der abgeschalteten Injektoren für einen sicheren Motorstart ausreicht. Andererseits ist die Anzahl der Injektoren die nicht abgeschaltet wird derart gewählt, dass ein sicherer Notlauf möglich ist. Üblicherweise werden bei einer Brennkraftmaschine mit vier Zylindern zwei Zylinder abgeschaltet. Bei einer Brennkraftmaschine mit höherer Zylinderzahl wird vorzugsweise eine höhere Zylinderzahl abgeschaltet. Vorzugsweise werden lediglich zwei Zylinder bei erreichen des minimalen Füllstandes S weiter betrieben.
- Erfindungsgemäß wird also bei einem Hinweis auf Vorhanden oder kurz bevorstehenden Lufteintrag des Kraftstoffzumesssystems eine Teilmenge der Injektoren nicht mehr angesteuert. Dies erfolgt beispielsweise bei Unterschreiten eines applizierbaren Füllstandes im Tank
10 und/oder einer erkennbaren Raildruckinstabilität. Durch das Abschalten wird verhindert, dass Luft in die Injektoren eindringt, daher ist ein Neustart nach einer erfolgten Bedtankung mittels dieser Injektoren möglich. - Diese nicht mehr angesteuerten Injektoren bleiben gesperrt bis wieder ein ausreichendes Tankniveau und oder ein ausreichend stabiler Raildruck vorhanden ist. Es werden dabei immer mindestens so viele Injektoren abgestellt, wie für den nächsten Start benötigt werden und maximal so viele wie für einen sicheren Notlauf entfallen können. Durch das rechtzeitige Abstellen wird ein Lufteintrag in diese abgestellte Injektoren vermieden oder zumindestens reduziert. Beim nächsten Start sind diese Injektoren damit noch in einem Zustand, der eine Funktion des hydraulischen Kopplers ermöglicht. Es wird somit eine Einspritzung sicherge stellt, die es dem Motor ermöglicht, nach Behebung der Ursache des Lufteintrags erneut zu starten und ggf. das Restsystem zu entlüften.
- Der Neustart ist in
3 als Flussdiagramm dargestellt. Wird in Schritt250 ein gewünschter Start der Brennkraftmaschine erkannt, so wird in260 überprüft, ob beim vorherigen Betrieb ein Abschalten der Brennkraftmaschine erfolgt. Dies erfolgt vorzugsweise über das in dem Schritt240 gesetzten Bit. Ist dies der Fall, so überprüft die Abfrage270 , ob der Füllstand in einem Bereich ist, in dem ein sicherer Betrieb möglich ist, d. h. es wird überprüft, ob der Füllstand größer als der Schwellenwert S ist. Ist dies der Fall, so erfolgt im Schritt290 der Start der Brennkraftmaschine, wobei ggf. spezielle Maßnahmen eingeleitet werden, dass die restliche Luft aus dem Kraftstoffsystem ausgetrieben wird. Erkennt die Abfrage260 , dass keine Abschaltung erfolgt, erfolgt in Schritt280 ein Normalstart. Erkennt die Abfrage270 , dass der Füllstand F nicht ausreicht, so wird in Schritt295 der Startvorgang beendet. - Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass in Schritt
270 geprüft wird, ob ein Tankvorgang erfolgt ist.
Claims (7)
- Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylinder und einem ein Kraftstoffzumesssystem, das einen Kraftstoffvorratsbehälter umfasst, bei dem ein Füllstandssignal bereitgestellt wird, das den Füllstand des Kraftstoffvorratsbehälter charakterisiert, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreiten eines Schwellenwertes durch das Füllstandssignal eine Teilmenge der Zylinder abgeschaltet wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Zylinder, die abgeschaltet wird, derart gewählt ist, dass diese zu einem Start der Brennkraftmaschine ausreicht.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Zylinder die nicht abgeschaltet werden, derart gewählt ist, dass sie zu einem Notlaufbetrieb ausreicht.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Füllstandssignal das Signal einer Füllstandsanzeige oder eines Bordcomputers verwendet wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllstandssignal ausgehend von einer Raildruckgröße ermittelt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Neustart der Brennkraftmaschine mit den abgeschalteten Zylindern erfolgt.
- Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylinder und einem Kraftstoffzumesssystem, das einen Kraftstoffvorratsbehälter umfasst, mit Mitteln, die ein Füllstandssignal bereitstellen, das den Füllstand des Kraftstoffvorratsbehälter charakterisiert, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die bei Unterschreiten eines Schwellenwertes durch das Füllstandssignal eine Teilmenge der Zylinder abschalten.
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