DE19801187B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, mit einer elektrisch betätigbaren Verstelleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Austausch der Verstelleinrichtung und/oder bei einer erstmaligen Inbetriebnahme nach Abklemmen der Spannungsversorgung entgegen einer Anforderung eines Fahrers zum Starten der Brennkraftmaschine für eine bestimmte Zeit keine Einspritzimpulse ausgegeben werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
  • Aus der DE 39 09 905 A1 ist ein solches Verfahren bzw. eine solche Vorrichtung bekannt. Dort wird bei Schließen des Zündschalters vor dem Start der Brennkraftmaschine ein Adaptionsvorgang durchgeführt, in dessen Rahmen Kennwerte ermittelt werden, die zum Betrieb der Brennkraftmaschine, insbesondere einer Verstelleinrichtung für eine Drosselklappe der Brennkraftmaschine, wichtig sind. Bei der bekannten Adaption wird der untere mechanische Anschlag der Drosselklappe, dessen Wert bei der Bestimmung der Stellung der Drosselklappe aus einem Messsignal sowie eines Sollwertes für die Drosselklappenstellung im Rahmen der Regelung der Brennkraftmaschine berücksichtigt wird, gelernt.
  • Neben einem solchen Lernvorgang werden in heutigen Motorsteuersystemen im Rahmen eines Adaptionsvorgang vor dem Start der Brennkraftmaschine gegebenenfalls weitere Kennwerte ermittelt, beispielsweise die tatsächliche Notluftpo sition der Verstelleinrichtung (siehe weiter unten), Offset- und Steigungswerte von Messsignalverstärkern, und/oder ein Test der Rückstellfeder der Verstelleinrichtung durchgeführt. Bei letzterem wird die Verstelleinrichtung zunächst angesteuert, dann stromlos geschaltet und die Wirkung der Rückstellfeder, welche die Verstelleinrichtung in ihre Ruheposition bewegt, anhand von Rückstellzeiten überprüft.
  • Die Kenntnis der während des Adaptionsvorgangs ermittelten Kennwerte ist für einen einwandfreien Funktionsablauf der Motorsteuerung notwendig. Daher darf dieser Adaptionsvorgang insbesondere bei einem Tausch der Verstelleinrichtung und/oder einem so genannten Urstart nicht vorzeitig abgebrochen werden, beispielsweise, indem der Fahrer die Brennkraftmaschine unmittelbar nach Einschalten der Zündung anlässt.
  • Aus der DE 36 31 283 A1 ist eine Drosselklappenverstelleinrichtung bekannt, welche Federn aufweist, die die Drosselklappe im stromlosen Zustand in einer vorgegebenen, von der vollständig geschlossenen Stellung verschiedenen Stellung, einer Notluftposition, halten.
  • Aus der DE 43 35 891 A1 ist ein Verfahren zur Befüllung des Kraftstoffversorgungssystems bei einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem die Kraftstoffpumpe vom Steuergerät angesteuert wird. Wenn das Steuergerät in Abhängigkeit von gemessenen Größen erkennt, dass eine Befüllung mit Kraftstoff erfolgen soll, steuert es die Kraftstoffpumpe so an, dass vor dem Start der Brennkraftmaschine bereits eine ausreichende Kraftstofffüllung erhalten wird. Erkennt das Steuergerät dagegen einen Normalstart, läuft das übliche Verfahren zur Steuerung der Elektrokraftstoffpumpe ab. Eine Umschaltung von der Elektrokraftstoffpumpenzeitsteuerung in die normale Ansteuerung erfolgt auch in Abhängigkeit von erkannten Abbruchbedingungen.
  • Aus der DE 38 24 631 A1 sind ein Fehlfunktions-Prüfverfahren und eine Fehlfunktions-Prüfvorrichtung für eine Leerlaufregelung bekannt. Dabei wird bei einem festgestellten Stellmotorfehler ein Unterbrechungssignal zum Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr dann ausgegeben, wenn der Drosselklappenwinkel unter den durch den Stellmotor maximal einstellbaren Winkel fällt und die Drehzahl der zugehörigen Brennkraftmaschine über eine Notlaufdrehzahl steigt.
  • Aus der nicht vorveröffentlichten DE 196 28 162 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung einer veränderlichen Größe bei Kraftfahrzeugen bekannt, wobei die veränderliche Größe die Stellung eines vom Fahrer betätigbaren Bedienelementes ist, dem wenigstens ein, dem losgelassenen Bedienelement zugeordneter, Anschlagswert ermittelt wird, wobei dieser Anschlagswert außerhalb des Betriebs des Kraftfahrzeugs abhängig vom Betrieb eines angeschlossenen Testgeräts und/oder bei Vorliegen eines definierten Zustands der die Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs steuernden Steuereinheit und/oder bei einer definierten Abfolgebestimmter Betätigungen von Bedienelementen ermittelt wird.
    •
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen anzugeben, welche die Durchführung eines Adaptionsvorgangs vor dem Start der Brennkraftmaschine sicherstellen.
  • Dies wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche erreicht.
  • Vorteile der Erfindung
  • Es wird sichergestellt, dass der Adaptionsvorgang insbesondere nach Stellertausch und/oder beim Urstart beendet wird, ohne dass er durch den Start der Brennkraftmaschine vorzeitig abgebrochen wird. Besonders wirkungsvoll wird die vollständige Durchführung des Adaptionsvorgangs sichergestellt, wenn bei vorliegendem Adaptionsbedarf (z.B. Stellertausch) ein Einspritzverbot bis zur Beendigung des Adaptionsvorgangs ausgegeben wird. Dadurch ist es dem Fahrer nicht möglich, durch Weiterdrehen des Zündschlüssels den Motor zu starten.
  • In vorteilhafter Weise wird ein Stellertausch dann angenommen, wenn die gemessene Notluftposition von einer gespeicherten Notluftposition unzulässig abweicht.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.
    •
  • Zeichnung
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Dabei zeigt
  • 1 eine Steuereinheit für eine Brennkraftmaschine.
  • 2 zeigt ein Flußdiagramm, welches eine bevorzugte Realisierung zur Sicherstellung der Durchführung des Adaptionsvorgangs als Rechnerprogramm zeigt.
  • In 3 ist die Wirkungsweise eines solchen Programms anhand von Zeitdiagrammen dargestellt.
  • Beschreibung von Ausführungsbeispielen
  • 1 zeigt eine Steuereinheit 10 für eine Brennkraftmaschine, welche wenigstens einen Mikrocomputer 12, eine Eingangsschaltung 14 und eine Ausgangsschaltung 16 aufweist. Diese Elemente sind über ein Kommunikationssystem 18 miteinander verbunden. Über die Ausgangsschaltung 16 steuert in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Steuereinheit 10 die einzuspritzende Kraftstoffmenge (symbolisiert durch die Leitung 20), die Luftzufuhr durch Steuerung einer Drosselklappenverstelleinrichtung 22 sowie den Zündwinkel (symbolisiert durch Leitung 24). Der Eingangsschaltung 14 werden verschiedene Eingangsleitungen zugeführt. Die im Zusammenhang mit der nachfolgend dargestellten Vorgehensweise wichtigsten Größen sind ein die Drosselklappenstellung DK anzeigendes Signal, welches von wenigstens einer Meßeinrichtung 28 eine Eingangsleitung 26 zugeführt wird und ein die Motordrehzahl Nmot anzeigendes Signal, welches von einer entsprechenden Meßeinrichtung 32 über eine Eingangsleitung 30 zugeführt wird. Ferner wird der Steuereinheit über eine Leitung 34 bei Schließen des Zündschalters die Betriebsspannung 36 zugeführt. Weitere Eingangsleitungen 38 bis 42 führen der Steuereinheit 10 weitere, zur Durchführung der Motorsteuerung notwendige Meßgrößen von entsprechenden Meßeinrichtungen 44 bis 48 zu. Derartige Meßgrößen sind z.B. Luftmasse, Fahrpedalstellung, Abgaszusammensetzung, etc.
  • Im Normalbetrieb der Steuereinheit bildet diese auf der Basis der zugeführten Meßsignale Ansteuersignale zur, Zumessung der Kraftstoffmenge, zur Einstellung des Zündzeitpunkts und zur Einstellung der Drosselklappenverstelleinrichtung. Dabei werden in an sich bekannter Weise insbesondere Fahrpedalstellung, Motordrehzahl, Luftmasse und die ermittelte Drosselklappenstellung herangezogen. Die Drosselklappenverstelleinrichtung selbst wird im Rahmen eines Lageregelkreises eingestellt, bei welchem die gemessene Drosselklappenstellung mit einer ermittelten Sollstellung für die Drosselklappe, welche abhängig von der Fahrpedalstellung ist, in Beziehung gesetzt wird. Bei der Drosselklappenverstelleinrichtung 22 handelt es sich im bevorzugten Ausführungsbeispiel um eine Verstelleinrichtung, wie sie im Eingangs genannten Stand der Technik beschrieben ist.
  • Insbesondere zur Durchführung der Stellungsregelung der Drosselklappe ist es notwendig, die Stellung zu erfassen, bei der die Drosselklappe vollständig geschlossen ist. Diese Größe wird als Bezugspunkt zur Bestimmung der Soll- und Istwerte verwendet. Ferner ist die Lage des Notluftpunktes wichtig, da in diesem Punkt eine Vorzeichenumkehr des der Bewegung der Drosselklappe entgegengesetzten Moments der Federn eintritt. Diese sowie weitere Werte wie beispielsweise Offset- und Steigungswerte von Meßsignalverstärkern werden vor dem Start der Brennkraftmaschine im Rahmen einer Adaption ermittelt. Zur Erfassung des unteren mechanischen Anschlags wird z.B. die aus dem Stand der Technik bekannte Vorgehensweisen angewendet, der Notluftpunkt wird im stromlosen Zustand der Verstelleinrichtung erfaßt.
  • Die Adaption wird durchgeführt bei Inbetriebnahme der Steuereinheit nach einem Urstart, d.h. nach Abklemmen und Wiederanschließen der Batterie, bei „Zündung ein‟ oder wird von einem Tester von außen angestoßen.
  • Wird die Drosselklappenverstelleinrichtung ausgetauscht, muß auf jeden Fall neu adaptiert werden, da das neue Element andere Werte aufweist als das ausgetauschte. Es wird der Tausch der Verstelleinrichtung mittels eines Rechenprogrammes erkannt. Dies erfolgt in bevorzugter Weise dadurch, daß die bei Einschalten der Steuereinheit vorliegende Notluftposition (oder Ruheposition bei einem Steller ohne Notluftstellung) mit dem im Speicher gespeicherten, in vorhergehenden Betriebszyklen gelernten Notluftposition verglichen wird. Finden sich unzulässige Abweichungen außerhalb der üblichen Toleranz, wird ein Stellertausch angenommen. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird dies dadurch erhärtet, daß nach Abschluß der Federprüfung, bei welcher die Verstelleinrichtung in stromlosen Zustand ist, die eingenommene Notluftposition ergänzend oder alternativ mit dem abgespei cherten Wert verglichen wird. Ergeben sich dabei unzulässige Abweichungen, so wird ein Tausch der Drosselklappenverstelleinrichtung und somit ein Adaptionsbedarf erkannt.
  • In diesem Fall muß die Adaption auf jeden vollständig durchgeführt werden, damit sichergestellt ist, daß die Steuerung der Brennkraftmaschine auf der Basis der neuesten Kennwerte durchgeführt wird. Obwohl daneben die Möglichkeit vorgesehen sein kann, die Adaption in der Werkstatt durch einen Tester anzustoßen, muß sichergestellt sein, daß die Adaption bei „Zündung ein‟ vollständig abgeschlossen werden kann.
  • Die Adaption wird nur unter bestimmten Randbedingungen durchgeführt. Ein wesentliches Kriterium für die Durchführung der Adaption ist, daß die Brennkraftmaschine sich maximal mit der Anlasserdrehzahl dreht, d.h. nicht selbständig läuft. Wird die Anlasserdrehzahl überschritten, d.h. läuft die Brennkraftmaschine an, liegen die für die Adaption notwendigen, gleichförmigen Bedingungen nicht mehr vor. Ein zufriedenstellendes Adaptionsergebnis kann in diesem Fall nicht sichergestellt werden, so daß die Adaption bei Überschreiten der Anlasserdrehzahl abgebrochen wird. Dies ist insbesondere dann schädlich, wenn die Durchführung der Adaption nach einem Tausch der Verstelleinrichtung und/oder nach einem Urstart unbedingt notwendig ist, der Fahrer aber durch Drehen des Zündschalters die Brennkraftmaschine unmittelbar nach Einschalten der Zündung starten will.
  • Es wird daher, um die Durchführung der Adaption sicherzustellen, bei erkanntem Adaptionsbedarf, insbesondere bei erkanntem Tausch der Verstelleinrichtung oder auch bei einem Urstart, die Einspritzung für die Dauer der Adaption (einige Sekunden) verboten. Durch das Ausblenden der Einspritzung in diesem Zustand dreht die Brennkraftmaschine nur maximal mit der Anlasserdrehzahl, so daß die Bedingungen, unter denen eine Adaption stattfinden kann, vorhanden sind und für die Adaptionsdauer vorhanden bleiben. Der Fahrer kann durch Drehen des Zündschlüssels die Brennkraftmaschine nicht starten, so daß in dieser Betriebssituation die Brennkraftmaschine nur stark verzögert anspringt.
  • In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird das Einspritzverbot für die Dauer der Adaption nur dann ausgegeben, wenn ein Adaptionsbedarf erkannt wurde, d.h. nach einem erkannten Tausch der Verstelleinrichtung und/oder bei einem Urstart, etc. Wird ein solcher Adaptionsbedarf nicht erkannt, kann der Fahrer die Adaption durch Drehen des Zündschlüssels vorzeitig abbrechen, so daß das Anspringen der Brennkraftmaschine sich nicht verzögert.
  • Die beschriebene Vorgehensweise wird im bevorzugtem Ausführungsbeispiel als Programm des Mikrocomputers 12 realisiert. Ein solches Programm ist im Flußdiagramm der 2 skizziert.
  • Das in 2 skizzierte Programm wird mit Einschalten der Zündung gestartet. Im ersten Schritt 100 wird der von der Drosselklappe aktuell eingenommene Wert DKNLP, der bei nichtbetätigtem Gaspedal der Notluftposition entsprechen muß, mit dem im Speicher gespeicherten, gelernten wert verglichen. Sind die beiden Werte nicht innerhalb der vorgegebenen Toleranz, wird im Schritt 101 eine Marke Einspritzverbot gesetzt, die dem Einspritzprogramm anzeigt, daß keine Einspritzung erlaubt ist. Nach Schritt 101 bzw. nach Schritt 100 im Falle einer Ja-Antwort wird im nächsten Schritt 102 der Rückstellfedertest durchgeführt und die dort erreichte Position mit der gespeicherten verglichen. Daraufhin wird im Abfrageschritt 104 überprüft, ob ein Adaptionsbedarf vorliegt. Dies ist dann der Fall, wenn ein Tausch der Drosselklappenverstelleinrichtung erkannt wurde anhand des Ver gleichs des Notluftpunktes mit dem gespeicherten Wert und/oder anhand der Einstellung beim Rückstellfedertest. Ein Bedarf kann auch erkannt werden, wenn ein Urstart vorliegt, d.h. daß das Steuergerät zum ersten Mal nach Abklemmen der Batterie in Betrieb genommen wird. Letzteres wird auf der Basis einer entsprechenden Marke erkannt.
  • Liegt kein Adaptionsbedarf vor, wird im Schritt 106 die Adaption gestartet und gegebenenfalls die Marke Einspritzverbot zurückgesetzt. Im Schritt 108 wird die Motordrehzahl eingelesen. Daraufhin wird im Schritt 110 überprüft, ob die Motordrehzahl einer Maximaldrehzahl Nmax überschreitet. Diese Maximaldrehzahl ist in der Regel die Anlasserdrehzahl. Ist dies nicht der Fall, wird Schritt 110 wiederholt, wobei die im Schritt 106 gestartete Adaption weiterläuft. Ist die Drehzahl Nmax überschritten, wird diese Adaption gemäß Schritt 112 abgebrochen und das Programm beendet.
  • Hat Schritt 104 ergeben, daß kein Adaptionsbedarf vorliegt, so bleibt die Marke Einspritzverbot gesetzt. Dies bedeutet, daß ein Anspringen der Brennkraftmaschine nicht möglich ist, da keine Einspritzimpulse ausgegeben werden. Im Schritt 113 wird die Adaption gestartet. Dann wird im Schritt 114 überprüft, ob die Adaption beendet ist. Diese Abfrage wird solange durchgeführt, bis die Adaption beendet ist. In diesem Fall wird dann gemäß Schritt 116 die Marke Einspritzverbot zurückgesetzt und das Anspringen der Brennkraftmaschine ermöglicht. Nach Schritt 116 wird das Programm beendet.
  • Die Wirkung dieser Vorgehensweise an einem konkreten Ausführungsbeispiel ist in 3 an Hand von Zeitdiagrammen dargestellt. Dabei zeigt 3a die jeweils eingenommene Stellung des vom Fahrer betätigten Zündschalters, während in 3b der Verlauf der Motordrehzahl über der Zeit für ei nen Fall ohne Adaptionsbedarf, in 3c für einen Fall mit Adaptionsbedarf dargestellt ist.
  • Zunächst sei das System abgeschaltet. Zum Zeitpunkt t0 dreht der Fahrer den Zündschalter in seine erste Position, d.h. in die Stellung „Zündung ein‟. Die Motordrehzahl bleibt 0. Zu diesem Zeitpunkt wird entsprechend den Schritten 100 bis 104 der Rückstellfedertest durchgeführt, der Adaptionsbedarf festgestellt und die Adaption gestartet. Zum Zeitpunkt t1 dreht der Fahrer den Zündschalter in seine zweite Position, um die Brennkraftmaschine anzulassen. Dies bedeutet, daß ab dem Zeitpunkt t1 unter der Wirkung des Anlassers die Motordrehzahl ansteigt. Liegt kein Adaptionsbedarf vor, wird sofort eingespritzt, um die Brennkraftmaschine anzulassen. Dies führt zu einem schnellen Drehzahlanstieg, so daß die Drehzahl wie, in 3b dargestellt, zum Zeitpunkt t2 den Maximalwert überschreitet. Zu diesem Zeitpunkt wird die Adaption abgebrochen.
  • Anders stellt sich die Situation dar, wenn ein Adaptionsbedarf vorliegt (3c). Da dort während der gesamten Adaptionszeit die Einspritzung verboten ist, kann sich die Brennkraftmaschine ab dem Zeitpunkt t1 höchstens mit der Anlasserdrehzahl drehen, die unterhalb oder gleich der Maximaldrehzahl Nmax ist. Zum Zeitpunkt t3 sei die Adaption beendet, so daß zu diesem Zeitpunkt die Einspritzung wieder erlaubt ist. Die Drehzahl übersteigt dann die Maximaldrehzahl, die Brennkraftmaschine wird angelassen.
  • Ergänzend oder alternativ zur Ermittlung eines Adaptionsbedarfs auf der Basis des Rückstellfedertests wird in einem Ausführungsbeispiel anhand des Stromes durch den die Drosselklappe steuernden Motor oder anhand des Ansteuersignals für diesen Motor der Adaptionsbedarf ermittelt. Hat sich der minimale Anschlag gegenüber dem gespeicherten Wert z.B. durch Stellertausch verändert, wird die Drosselkappe gegen den Anschlag gesteuert. Wird die Drosselklappe zu ihrem minimalen Anschlag gesteuert, findet kein Abgleich des Regelkreises statt, so daß der Strom durch den Motor bzw. die Größe des Ansteuersignal signifikant sich erhöhen. Dieses Verhalten wird dann in Schritt 104 anstelle oder ergänzend zur Auswertung des Rückstellfedertest ausgenützt, um einen Stellertausch festzustellen. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird dies dann druchgeführt, wenn sich die Ruheposition der Klappe innerhalb der Toleranz befindet.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, mit einer elektrisch betätigbaren Verstelleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Austausch der Verstelleinrichtung und/oder bei einer erstmaligen Inbetriebnahme nach Abklemmen der Spannungsversorgung entgegen einer Anforderung eines Fahrers zum Starten der Brennkraftmaschine für eine bestimmte Zeit keine Einspritzimpulse ausgegeben werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen wenigstens eines Adaptionsvorgangs wenigstens eine, bei der Steuerung der Brennkraftmaschine verwendete Kenngröße ermittelt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmte Zeit die Zeit ist, die für den Ablauf einer Adaption benötigt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen wenigstens eines Adaptionsvorgangs der untere mechanische Anschlag der von der Verstelleinrichtung gesteuerten Drosselklappe, ihre Notluftposition, Offset- und/oder Steigungsfaktoren von Messwertverstärkern ermittelt werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Adaption abgebrochen wird, wenn kein Tausch der Verstelleinrichtung und kein Urstart erkannt wird und die Drehzahl einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Detektion eines Austauschs der Verstelleinrichtung die Position der Verstelleinrichtung bei Einschalten der Zündung mit einer gespeicherten Position verglichen wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückstellfedertest durchgeführt wird, während dem die Verstelleinrichtung stromlos geschaltet wird und ein Tausch der Verstellein richtung erkannt wird, wenn die Ruheposition von einem gespeicherten Positionswert unzulässig abweicht.
  8. Verfahren nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Adaption abgebrochen wird, wenn die Motordrehzahl eine vorbestimmte Drehzahl, insbesondere die Anlasserdrehzahl, überschreitet.
  9. Verfahren nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektion eines Austauschs der Verstelleinrichtung anhand des Stromes durch den die Drosselklappe steuernden Motor oder anhand des Ansteuersignals für diesen Motor durchgeführt wird.
  10. Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, mit einer elektronischen Steuereinheit zur Ansteuerung wenigstens einer Verstelleinrichtung und zur Ausgabe von Einspritzimpulsen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit Mittel zum Verbot der Ausgabe von Einspritzimpulsen für eine bestimmte Zeit entgegen einer Anforderung eines Fahrers zum Starten der Brennkraftmaschine bei einem erkannten Tausch der Verstelleinrichtung und/oder bei einer erkannten erstmaligen Inbetriebnahme der Steuereinheit nach Abklemmen ihrer Spannungsversorgung umfasst.
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