DE10349579B4

DE10349579B4 - Verfahren und Steuergerät zum Steuern eines Startvorganges einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10349579B4
Application number: DE2003149579
Authority: DE
Inventors: Patrick Mattes
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-10-24
Filing date: 2003-10-24
Publication date: 2013-01-03
Anticipated expiration: 2023-10-25
Also published as: DE10349579A1

Abstract

Verfahren zum Steuern eines Startvorganges einer Brennkraftmaschine mit einer Einspritzeinrichtung (100), welche einen Injektor (120) mit einem Aktor (122) aufweist, wobei zumindest zeitweise während des Startvorganges eine Anhebung der während des Startvorgangs verfügbaren Kraftstoffmenge erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass wobei mindestens eine Ansteuergröße für den Aktor (122) nur dann erhöht wird, wenn bei einer Überwachung des Startvorgangeitverzögert erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, ein Computerprogramm und ein Steuergerät zum Steuern eines Startvorganges einer Brennkraftmaschine mit einer Einspritzeinrichtung, welche einen Injektor mit einem Aktor aufweist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Datenträger mit dem Computerprogramm.
Stand der Technik
Im Stand der Technik sind Einspritzeinrichtungen für Brennkraftmaschinen, insbesondere Einspritzeinrichtungen mit Piezo-Aktoren grundsätzlich bekannt. Piezo-Aktoren sind elektro-/mechanische Wandler. Als Stellglieder generieren sie eine mechanische Steuergröße zum Ansteuern eines Steuerventils der Einspritzeinrichtung im Ansprechen auf ein elektronisches Ansteuersignal. In der Regel erfolgt die mechanische Ansteuerung des Steuerventils jedoch nicht direkt durch den Piezo-Aktor, sondern vielmehr durch ein zwischen den Piezo-Aktor und das Steuerventil geschaltetes hydraulisches Koppelelement. Dieses dient insbesondere zur Kompensation von bei der Ansteuerung des Steuerventils nachteiligen Temperatureffekten.
Wenn die Brennkraftmaschine und insbesondere die Einspritzeinrichtung nicht in Betrieb, das heißt drucklos sind, bildet sich insbesondere in dem Koppelelement Restluft, welche bei hohem Druck in dem Kraftstoff für die Brennkraftmaschine gelöst ist. Diese Restluft in dem Koppelelement führt dazu, dass dessen Steifigkeit geringer wird, so dass das Steuerventil auf der Sekundärseite des Koppelelementes nicht mehr ordnungsgemäß geöffnet werden kann. Dies macht sich insbesondere während einer Startphase der Brennkraftmaschine bemerkbar, weil dann die Brennkraftmaschine und das Koppelelement zunächst noch drucklos sind. Es wird dann oftmals von dem nicht ordnungsgemäß angesteuerten Steuerventil nicht genügend Kraftstoff für einen ordnungsgemäßen Startvorgang freigegeben. Die Folge ist dann ein verzögerter Startvorgang oder sogar ein Abbruch des Startvorganges.
Aus der Offenlegungsschrift DE 32 09 433 A1 ist es bekannt, bei Brennkraftmaschinen mit Einspritzeinrichtungen im Falle einer während eines Startvorganges zu geringen freigegebenen beziehungsweise zur Verfügung stehenden Kraftstoffmenge die Kraftstoffmenge zumindest zeitweise zu erhöhen. Auf diese Weise wird ein ordnungsgemäßer Hochlauf der Brennkraftmaschine beziehungsweise ein ordnungsgemäßer Startvorgang sichergestellt.
Aus der DE 196 46 652 C1 ist bekannt, dass bei einer selbstzündenden Brennkraftmaschine beim Anlassen unterhalb der Leerlaufdrehzahl die Kraftstoffmenge in mehrere aufeinanderfolgenden Einspritzvorgängen aufgegliedert ist.
Die DE 197 28 721 A1 beschreibt ein Verfahren zum Zumessen einer Kraftstoffmenge im Startfall. Dabei wird ein Sollverlauf der Drehzahl abhängig von einer Temperatur vorgegeben.
Dem in der genannten Offenlegungsschrift offenbarten Verfahren haftet jedoch der Nachteil an, dass die erwähnte Anhebung der Kraftstoffzufuhr automatisch bei jedem Startvorgang erfolgt, unabhängig davon, ob die Einspritzeinrichtung ordnungsgemäß arbeitet oder nicht. Dadurch werden insbesondere Ressourcen eines Steuergerätes, welches die Einspritzeinrichtung ansteuert, auch dann gebunden, wenn dies nicht unbedingt erforderlich wäre.
Ausgehend von dem genannten Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, ein bekanntes Verfahren, Computerprogramm und Steuergerat zum Steuern eines Startvorganges einer Brennkraftmaschine mit einer Einspritzeinrichtung dahingehend weiterzubilden, dass eine unnotige Bindung von Ressourcen vermieden wird.
Diese Aufgabe wird durch das in Patentanspruch 1 beanspruchte Verfahren gelost. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anhebung (einer Ansteuergroße eines Aktors der Einspritzeinrichtung) nur dann erfolgt, wenn bei einer Uberwachung des Startvorganges festgestellt wird, dass der Startvorgang zeitverzogert erfolgt.
Im Sinne der Erfindung schließt ein zeitverzogerter Startvorgang auch einen abgebrochenen Startvorgang mit ein.
Vorteile der Erfindung
Durch die beanspruchte Anhebung der Ansteuergroßen wahrend des Startvorganges wird die Moglichkeit fur einen Erststart ohne zusatzliche Mittel beziehungsweise externe Einrichtungen gewahrleistet. Außerdem werden auf diese Weise potentielle Reklamationen von sowohl einer Qualitatskontrolle beim Hersteller der Brennkraftmaschine beziehungsweise der Einspritzeinrichtung wie auch von Seiten eines spateren Kunden, zum Beispiel dem Halter eines Kraftfahrzeugs, in welches die Brennkraftmaschine mit der Einspritzeinrichtung eingebaut ist, vermieden.
Die beanspruchte Uberwachung des Startvorganges ermoglicht es, dass eine Anhebung von mindestens einer Ansteuergroße fur den Aktor zwecks Anhebung der wahrend des Startvorganges verfugbaren Kraftstoffmenge nur dann erfolgt, wenn festgestellt wird, dass der Startvorgang nicht ordnungsgemaß erfolgt. Auf diese Weise konnen Ressourcen eines Steuergerates der Brennkraftmaschine, die zur Anhebung von mindestens einer Ansteuergroße eines Aktors einer Einspritzung grundsatzlich erforderlich sind, eingespart werden.
Wenn der Aktor als Piezo-Aktor ausgebildet ist, ist es vorteilhaft, als Ansteuergroßen im Rahmen des Startvorgangs die Aktorspannung des Piezo-Aktors und/oder dessen Ansteuerungsdauer zu verandern, insbesondere anzuheben. Vorzugsweise geniesst dabei die Ansteuerdauer eine großere Prioritat als die Anderung der Aktorspannung. Vorteilhafterweise wird die Ansteuerspannung nur dann zusatzlich angehoben, wenn eine Anhebung der Ansteuerdauer alleine nicht zielfuhrend ist, das heißt alleine keine erfolgreiche Fortsetzung des Startvorgangs bewirkt. Die Anhebung der Aktorspannung erfolgt vorzugsweise rampenformig oder in Stufen.
Eine besonders einfache Uberwachung des Startvorganges besteht darin, die Drehzahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine wahrend des Startvorganges mindestens einmal zu erfassen und mit einer jeweils vorgegebenen Soll-Drehzahl zu vorgegebenen Zeitpunkten zu vergleichen.
Nachdem der Startvorgang aufgrund der Anhebung der Ansteuergroßen erfolgreich abgeschlossen wurde, ist es empfehlenswert, die Werte fur die Ansteuergroßen wieder auf Werte fur einen Normalbetrieb der Brennkraftmaschine zuruckzufuhren.
Die oben genannte Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch ein Computerprogramm und ein Steuergerat zur Durchfuhrung des beschriebenen Verfahrens sowie durch einen Datentrager mit dem Computerprogramm gelost. Die Vorteile dieser Losungen entsprechen den oben mit Bezug auf das beanspruchte Verfahren genannten Vorteilen.
Zeichnungen
Der Erfindung sind insgesamt drei Figuren beigefugt, wobei
1 den Aufbau einer erfindungsgemaßen Einspritzeinrichtung;
2 das erfindungsgemaße Verfahren;
3a einen ordnungsgemaßen und einen nicht ordnungsgemaßen Verlauf der Drehzahl der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine wahrend eines Startvorganges; und
3b eine erfindungsgemaße Anhebung einer Aktorspannung
veranschaulicht.
Beschreibung der Ausfuhrungsbeispiele
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausfuhrungsbeispielen detailliert beschrieben.
1 zeigt den Aufbau einer Einspritzeinrichtung 100 zum Einspritzen von Kraftstoff in die Zylinder einer der Einspritzeinrichtung zugeordneten Brennkraftmaschine (hier nicht gezeigt). Die Einspritzeinrichtung umfasst ein Steuergerat 110 zum Ansteuern eines Injektors 120 uber einen elektrischen Steckkontakt 121. Der Injektor 120 ist uber ein Absperrventil (130) mit einem Kraftstofftank (hier nicht gezeigt) verbunden.
Bei dem in 1 gezeigten Injektor 120 handelt es sich um einen Piezo-Injektor. Er weist einen Piezo-Aktor 122 auf zum Ansteuern eines Steuerventils 124 uber ein zwischen den Piezo-Aktor und das Steuerventil 124 geschaltetes hydraulisches Koppelelement 123. Der Piezo-Aktor 122 erzeugt eine mechanische Bewegung im Ansprechen auf ein Steuersignal des Steuergerates 110. Diese mechanische Bewegung wird uber das Koppelelement 123 auf das Steuerventil 124 ubertragen. Das Koppelelement 123 dient insbesondere zur Kompensation von Langenanderungen aufgrund von Temperaturschwankungen. Das Steuerventil 124 dient zum unmittelbaren Offnen oder Schließen einer Dusennadel 125 und damit zum Steuern der Kraftstoffzufuhr in einen Brennraum der Brennkraftmaschine.
In dem mit dem Bezugszeichen 123-x bezeichneten Bereich des Koppelelementes 123 ist ublicherweise Kraftstoff eingeschlossen. In drucklosem Zustand, zum Beispiel nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine, bildet sich insbesondere in dem Bereich 123-x mitunter Restluft. Diese Restluft verschlechtert das Ubertragungsverhalten des Koppelelementes 123, weil durch diese Restluft die Steifigkeit des Koppelelementes verringert wird. Eine mechanische Bewegung des Piezo-Aktors 122 auf der Primarseite des Koppelelementes 123 wird dann nicht mehr ordnungsgemaß von dem Koppelelement an das Steuerventil 124 auf dessen Sekundarseite ubertragen; insbesondere ist dann ein sicheres Offnen des Steuerventils 124 im Ansprechen auf ein entsprechendes Steuersignal des Steuergerates 110 nicht mehr gewahrleistet.
Die Restluft verschwindet wieder aus dem Bereich 123-x, sobald sich ein hoherer Druck im Inneren des Injektors und im Inneren des Koppelelementes 123 im Rahmen eines normalen Betriebs der Brennkraftmaschine aufgebaut hat; dann lost sich die besagte Luft in dem Kraftstoff. Solange jedoch der normale Betriebszustand nach einer Abschaltung der Brennkraftmaschine noch nicht erreicht ist, also insbesondere wahrend eines Startvorganges der Brennkraftmaschine, ist die besagte Restluft in dem Bereich 123-x existent und fuhrt zu dem geschilderten Problem. Das erfindungsgemaße Verfahren zur Losung dieses Problems wird nachfolgend unter Bezugnahme auf insbesondere die 2 und 3 detailliert beschrieben.
In 2 ist zu erkennen, dass das erfindungsgemaße Verfahren nach einem Startschritt S0 in einem Verfahrensschritt S1 zunachst eine Uberwachung eines Startvorganges einer Brennkraftmaschine vorsieht. Die Uberwachung erfolgt in der Weise, dass die Drehzahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine uber der Zeit beobachtet wird. Wird dabei ein ordnungsgemaßer Anstieg der Drehzahl beobachtet, wie er durch den strichpunktierten Kurvenverlauf gemaß der Kurve N1 in 3a beispielhaft dargestellt ist, so wird ein ordnungsgemaßer Startvorgang und eine Unversehrtheit aller an dem Startvorgang beteiligten Einrichtungen, insbesondere der Einspritzeinrichtung, unterstellt. In diesem Fall wird das Verfahren mit Verfahrensschritt S5, welcher einen Normalbetrieb der Brennkraftmaschine reprasentiert, fortgesetzt.
Wird demgegenuber in Verfahrensschritt S1 bei der Uberwachung des Startvorganges festgestellt, dass dieser nur verzogert erfolgt, weil zum Beispiel die zum Zeitpunkt T1 festgestellte Drehzahl erst einen Wert von n1 und nicht bereits die fur diesen Zeitpunkt T1 vorgeschriebene Soll-Drehzahl n2 erreicht hat, so wird davon ausgegangen, dass einzelne Komponenten des Einspritzsystems 100, insbesondere das Koppelelement 123, nicht ordnungsgemaß funktionieren. Ursache dafur kann insbesondere das oben beschriebene Problem von Restluft in dem Bereich 123-x des Koppelelementes 123 sein.
Im Falle eines festgestellten verzogerten Startvorganges verzweigt das erfindungsgemaße Verfahren von Verfahrensschritt S1 nach Verfahrensschritt S2, indem es versucht, der Brennkraftmaschine eine fur einen ordnungsgemaßen Startvorgang erforderliche Kraftstoffmenge zuzufuhren. Dazu erhoht das Steuergerat 110 die Ansteuergroßen fur den Piezo-Aktor 120. Vorzugsweise erhoht das Steuergerat zunachst nur die Ansteuerdauer des Piezo-Aktors 120 und beobachtet dann, ob der Startvorgang daraufhin ordnungsgemaß weitergefuhrt wird. Sollte die Anhebung der Ansteuerdauer alleine nicht zielfuhrend sein, so wird spater zusatzlich die Ansteuerspannung fur den Piezo-Aktor 122 ebenfalls erhoht. Spatestens das Erhohen der Aktorspannung fuhrt dann in der Regel dazu, dass die Drehzahl n wahrend des Startvorganges wie gewunscht hochlauft, um schließlich einen fur das Ende des Startvorganges typischen Sollwert n₃ einzunehmen beziehungsweise zu uberschreiten.
Der Verlauf der Aktorspannung ist in 3b veranschaulicht. Es ist zu erkennen, dass die Aktorspannung zu Beginn des Startvorganges konstant gehalten wird, weil dann zunachst versucht wird, einen ordnungsgemaßen Startvorgang alleine durch eine Veranderung der Ansteuerdauer des Piezo-Aktors zu realisieren. Erst wenn zu dem Zeitpunkt T1 erkannt wird, dass dies nicht gelingt, wird zusatzlich die Aktorspannung uber ihr zusatzliches konstantes Niveau hinaus angehoben. Diese Anhebung kann, wie in 3b gezeigt, beispielsweise in Stufen, siehe Verlauf U1, oder in Form einer Rampe, siehe Verlauf U2, erfolgen. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass das Verhalten des Piezo-Aktors 122 im Wesentlichen digital ist. Dies bedeutet, dass er im Wesentlichen nur zwei Zustande kennt, namlich ausgedehnt zu sein oder nicht. Der in 3b gezeigte Verlauf der Aktorspannung ist deswegen nicht proportional zu der von dem Steuerventil 124 beziehungsweise der von der Dusennadel 125 durchgelassenen Kraftstoffmenge.
Nachdem in Verfahrensschritt S3 festgestellt wurde, dass die Soll-Drehzahl n₃ und damit das Ende des Startvorganges erreicht ist, werden in Verfahrensschritt S4 die zuvor wahrend des Startvorganges angehobenen Werte fur die Aktorspannung und/oder die Ansteuerdauer wieder auf Werte fur einen Normalbetrieb der Brennkraftmaschine zuruckgefuhrt. Solange das Erreichen der Soll-Drehzahl n₃ jedoch nicht detektiert wird, verzweigt das erfindungsgemaße Verfahren gemaß 2 von Verfahrensschritt S3 immer wieder zuruck auf den Anfang des Verfahrensschrittes S2, um jeweils eine noch weitergehende Anhebung der Ansteuergroßen zu bewirken, wie dies oben unter Bezugnahme auf 3b fur den Bereich zwischen den Zeitpunkten T1 und T2 erlautert wurde.
Nach dem Herabsetzen der Werte fur die Ansteuergroßen in Verfahrensschritt S4 geht das Verfahren in den Verfahrensschritt S5, das heißt den Normalbetrieb fur die Brennkraftmaschine, uber.
Das erfindungsgemaße Verfahren wird vorzugsweise in Form eines Computerprogramms realisiert. Das Computerprogramm kann – gegebenenfalls zusammen mit weiteren Computerprogrammen – auf einem computerlesbaren Datentrager abgespeichert sein. bei dem Datentrager kann es sich um eine Diskette, eine Compact Disc, einen sogenannten Flash-Memory oder dergleichen handeln. Das auf dem Datentrager abgespeicherte Computerprogramm kann dann als Produkt an einen Kunden ubertragen oder verkauft werden.
Eine Ubertragung des Computerprogramms ist jedoch nicht nur per Datentrager moglich. Vielmehr besteht auch die Moglichkeit, ohne die Zuhilfenahme des Datentragers, das Computerprogramm uber ein elektronisches Kommunikationsnetzwerk, insbesondere das Internet an den Kunden zu ubertragen.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Startvorganges einer Brennkraftmaschine mit einer Einspritzeinrichtung (100), welche einen Injektor (120) mit einem Aktor (122) aufweist, wobei zumindest zeitweise während des Startvorganges eine Anhebung der während des Startvorgangs verfügbaren Kraftstoffmenge erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass wobei mindestens eine Ansteuergröße für den Aktor (122) nur dann erhöht wird, wenn bei einer Überwachung des Startvorganges festgestellt wird (S1), dass der Startvorgang zeitverzögert erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (122) als Piezo-Aktor ausgebildet ist und es sich bei der Ansteuergröße um die Aktorspannung des Piezo-Aktors und/oder dessen Ansteuerungsdauer handelt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst nur die Ansteuerdauer angehoben wird und dass die Ansteuerspannung für den Piezo-Aktor (122) nur dann später zusätzlich angehoben wird, wenn die Anhebung der Ansteuerdauer alleine keine erfolgreiche Fortsetzung des Startvorganges bewirkt hatte (S2).
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anhebung der Aktorspannung rampenförmig oder in Stufen erfolgt (S4).
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachung des Startvorganges (S1) in Form einer Beobachtung der Drehzahl (n) der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und einem Vergleich der Drehzahl (n) mit einer vorgegebenen Soll-Drehzahl (n₁, n₂, n₃) zu einem vorgegebenen Zeitpunkt (T1, T2) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die angehobenen Werte für die Ansteuergrößen wieder auf Werte für einen Normalbetrieb der Brennkraftmaschine zurückgeführt werden (Verfahrensschritt S4), sobald im Rahmen der Überwachung festgestellt wird, dass der Startvorgang erfolgreich abgeschlossen wurde (S3).
Computerprogramm mit Programmcode für ein Steuergerät einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass der Programmcode ausgebildet ist zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–6.
Datenträger, gekennzeichnet durch das Computerprogramm nach Anspruch 7.
Steuergerät für eine Brennkraftmaschine mit einer Einspritzeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät ausgebildet ist zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–6.