EP1475527B1 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine bei Störung der Erfassung des Kurbelwellenwinkels - Google Patents

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine bei Störung der Erfassung des Kurbelwellenwinkels Download PDF

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EP1475527B1
EP1475527B1 EP20040101220 EP04101220A EP1475527B1 EP 1475527 B1 EP1475527 B1 EP 1475527B1 EP 20040101220 EP20040101220 EP 20040101220 EP 04101220 A EP04101220 A EP 04101220A EP 1475527 B1 EP1475527 B1 EP 1475527B1
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EP
European Patent Office
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injection
processing unit
internal combustion
combustion engine
fuel
Prior art date
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Kai Barnickel
Marco Gangi
Andreas-Juergen Rohatschek
Udo Schulz
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D2041/389—Controlling fuel injection of the high pressure type for injecting directly into the cylinder
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    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/401—Controlling injection timing

Definitions

  • the invention relates firstly to a method for operating an internal combustion engine, in which fuel passes via at least one injection device into at least one combustion chamber, in which an actuator of the injection device is driven on the basis of at least one injection information, which generates stored in a memory, and of a Processing unit is retrieved, which generates a drive command therefrom, and in which a fault is detected in the detection of the angular position of a crankshaft and assistance measures are taken in a detected fault, which include the deletion of at least a portion of the injection information.
  • the invention also relates to a computer program, an electrical storage medium for a control and / or regulating device of an internal combustion engine and a control and / or regulating device for an internal combustion engine.
  • a method of the type mentioned is known from the market. It is used in internal combustion engines with direct fuel injection, in which the fuel is injected by injectors directly into the combustion chambers.
  • the fuel injectors are equipped with piezo actuators, which can influence the position of a valve element.
  • the injection takes place at a certain angular position of the crankshaft.
  • the desired start of injection is calculated at a time ("static interrupt") corresponding to a certain angular distance before a certain angular position of the crankshaft, and the desired injection end is calculated at a time (dynamic interrupt ") which is a certain time interval before the start of the
  • the calculated data are stored in a memory.
  • a calculation unit constantly records the current angular position of the crankshaft and generates corresponding control commands at the calculated angular positions.
  • synchronization loss causes can here be for example electromagnetic interference, static discharges or faulty contacts.
  • the assistance measures include the deletion of the stored injection information and an initialization of the processing unit.
  • the present invention has the object to form a method of the type mentioned above so that the safety in the operation of the internal combustion engine in the event of a malfunction in the detection of the angular position of the crankshaft is ensured even more reliable.
  • auxiliary measures include that all an injection start injection information is deleted and an injection end command for the actuator is generated and executed.
  • the object stated at the outset is solved by programming it for use in a method of the above type.
  • the object is achieved in that a computer program for use in a method of the above type is stored on it.
  • the object is achieved in that it is programmed for use in a method of the above type.
  • the above object is achieved by programming to applications in a method of the above type.
  • the synchronization loss occurs at a time which is exactly during an injection, that is, after an injection command for opening the injector has been executed, but before an injection command for closing this injector is executed.
  • injection information relating to an injection start is deleted. However, if injection information is no longer available, it can not be converted into commands by the processing unit. On the one hand, this prevents on the one hand from executing commands during the missing synchronization, and on the other hand prevents "old" injection information from being processed after a restoration of the synchronization. The commands are thus "deactivated", so that the processing unit is transferred to a safe state.
  • the processing unit is not initialized, but in any case, an injection command for the actuator of the fuel injector is generated and executed, so that the injection of fuel by the fuel injector is forcibly terminated as soon as a synchronization loss is detected has been. While this may result in the injection ending earlier than originally intended; in view of the operational safety of the internal combustion engine, however, this is less critical than an excessive amount of fuel.
  • the auxiliary measures comprise that injection end commands are generated and output for all actuators. If a selection of the next-to-be-addressed actuator is eliminated, this reduces the processing required.
  • a preferred development of the method according to the invention provides that it is detected in a first processing unit whether there is a fault in the detection of the angular position of the crankshaft, and that the first processing unit instructs a second processing unit operating faster than the first processing unit to carry out the assistance measures. This shortens the reaction time and further improved the reliability of the internal combustion engine.
  • the injection information is generated and stored as usual, and commands based thereon are generated and executed.
  • the special mode with shortened or completely failing fuel injections is thus only very short, so that a corresponding process does not limit the comfort during operation of the internal combustion engine, or at least not significantly.
  • the second processing unit notify the first processing unit when the auxiliary measures have been completed, and that the first processing unit then instructs the second processing unit to resume normal operation. This is easy to program, and the second can again perform the tasks assigned to it in normal operation.
  • a preferred embodiment of this method according to the invention provides that when the assistance measures are carried out at least with a certain frequency in succession, the internal combustion engine is brought into a safety state.
  • This safety state can consist, for example, in that the internal combustion engine is switched off.
  • the operational safety of the internal combustion engine is increased, because a sequential implementation of said assistance indicates a serious error in the detection of the angular position of the crankshaft.
  • an internal combustion engine carries the reference numeral 10. It is used in a motor vehicle (not shown). For reasons of clarity, particularly relevant components of the internal combustion engine 10 are shown in FIG. 1 only in the present case.
  • Internal combustion engine 10 includes combustion chambers 12 into which fuel is injected directly from fuel injectors 14. These are connected to a fuel rail 16 ("rail"), is stored in the fuel under high pressure.
  • the fuel manifold 16 is fed by a high pressure fuel supply 18.
  • the fuel injection devices 14 are controlled by a control and regulating device 20.
  • a crankshaft 22 and a camshaft not shown in FIG. 1 are set in rotation.
  • the Winkelgeberrad 24 includes a number of encoder teeth 28 on its peripheral surface, which cause when passing the angle sensor 26, a signal change of the output signal of the angle sensor 26.
  • a gap 30 leads to a modified signal of the angle sensor 26 and allows the assignment of the signal of the angle sensor 26 to a specific angular position of the crankshaft 22.
  • the angular position of the camshaft is detected. This serves, inter alia, in a four-stroke internal combustion engine, in which the crankshaft at a working cycle two revolutions, the Camshaft executes only one revolution, to make the angular position of the crankshaft unique.
  • the angle sensor 26 delivers its signals to the control and regulating device 20. This also receives signals from a pressure sensor 32, which detects the pressure in the fuel rail 16. A desired torque is transmitted to the control and regulating device 20 by a pedal sensor 34, which picks up the position of an accelerator pedal 36.
  • the fuel injectors 14 each comprise a valve element (not visible) which in the present embodiment can be moved from a closed position to an open position and back again by a piezoactuator (also not visible).
  • a piezoactuator also not visible.
  • the piezoelectric actuator In order to open a fuel injection device 14, the piezoelectric actuator is charged by applying a voltage to close the fuel injection device 14, so to end the injection of fuel into a combustion chamber 12, the piezoelectric actuator is discharged again.
  • a CPU 38 receives, for example, the signals of the pedal sensor 34 and of the pressure sensor 32. Depending on these signals, the CPU 38 in FIG a static interruption of the control start, ie the time from which the piezoelectric actuator of the fuel injection device 14 is loaded, set.
  • FIG. 3 in which the profile of a drive voltage U for a pilot injection bears the reference numeral 40 and the curve of a drive voltage U for a main injection bears the reference numeral 42.
  • the beginning of the charge for the pre-injection 40 is set in a static interrupt 44, in the present embodiment at 138 ° vOT, that for the main injection 42 in a static interrupt 46, in the present embodiment at 78 ° vOT.
  • a dynamic interrupt 48a or 48b for example, 400 microseconds before the specified in the static interrupt 44 control start, in the CPU 38, the drive time or the beginning of the discharge.
  • Charge start and end values represent injection information stored in a parameter RAM 50.
  • a TPU 52 which has a higher process speed than the CPU 38, processes the signals of the angle sensor 26, with which the angular position of the crankshaft 22 is detected. Based on the injection information provided by the parameter RAM 50 and the angle signals from the angle sensor 26, the TPU 52 generates drive commands and drives an output stage 54 (IC or power stage driver). This in turn controls an output stage 56 which is connected to the piezoelectric actuator of the fuel injection device 14 and charges it with the drive voltage U or discharges it again.
  • IC or power stage driver IC or power stage driver
  • synchronization loss occurs in the control and regulating device 20. This is understood to mean that there is no clear information about the current angular position of the crankshaft 22 at least for a brief moment in the control and regulating device 20. Without such information, however, is a proper execution of the injection information impossible.
  • the synchronization loss occurs at a time when the fuel injection device 14 is opened, it may happen that the closing of the fuel injection device 14 can not be performed properly. In this case, an excessive amount of fuel would enter the corresponding combustion chamber 12, which could lead to an undesirably large torque, which is performed by internal combustion engine 10.
  • the CPU 38 is queried after a start block 58 in a block 60, whether proper information about the angular position of the crankshaft 22 is present, so whether the "synchronization" is in order. If a loss of synchronization is detected, the answer in block 60 is a "no".
  • the TPU 52 is then switched to a special mode in block 62. In this special mode of the TPU, which is represented in FIG. 4 by a dashed box with the reference symbol 64, all the injection information EI A relating to injection start, which are stored in the parameter RAM 50, are deleted by the TPU 52. Thus, no corresponding commands can be generated and executed in the TPU 52 until new injection information is again present in the parameter RAM 50.
  • this special mode of the TPU 52 includes generating and executing 14 end-of-injection commands EB E for all piezo actuators of all the fuel injectors. This means that just open fuel injectors 14 by discharging the corresponding Piezo actuators are closed immediately.
  • the CPU 38 receives a feedback from the TPU 52 that the piezo actuators of all the fuel injectors 14 are discharged. This feedback is queried in the CPU 38 in a block 66. If the answer in the block 66 is "yes", the TPU 52 is switched back to a normal mode by the CPU 38 in block 67 where, assuming proper synchronization of the angular position of the crankshaft 22, it generates load commands EB A and unload instructions EP E and executes (block 68). The method ends in end block 70.
  • FIGS. 5 and 6 The effect of the embodiment of the method shown in FIG. 4 becomes clear from FIGS. 5 and 6:
  • FIG. 5 shows an enlarged view of the voltage curve in the pilot injection 40 and in the main injection 42 of FIG. 3, with trouble-free operation of the internal combustion engine 10, ie with proper synchronization of the signal from the angle sensor 26.
  • FIG. 6 shows the same case with a synchronization loss at the instant t SV during FIG In this case, the implementation of the method shown in Figure 4 leads to the immediate termination of the pilot injection 40. A main injection does not take place in this case. Without these measures, there would be the danger that the pre-injection would take much longer than desired, which is indicated by a dotted line in FIG.
  • the CPU 52 instructs the CPU 38 to switch to the special mode 64 several times in succession, this is an indication of a not only short-term, but longer-lasting and thus serious error.
  • the internal combustion engine 10 is brought by the control and regulating device 20 in a safety state, for example, switched off.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, bei dem Kraftstoff über mindestens eine Einspritzvorrichtung in mindestens einen Brennraum gelangt, bei dem ein Aktor der Einspritzvorrichtung auf der Basis mindestens einer Einspritzinformation angesteuert wird, welche generiert, in einem Speicher abgelegt, und von einer Verarbeitungseinheit abgerufen wird, welche hieraus einen Ansteuerbefehl generiert, und bei dem eine Störung bei der Erfassung der Winkelstellung einer Kurbelwelle erkannt und bei einer erkannten Störung Hilfsmaßnahmen ergriffen werden, welche das Löschen mindestens eines Teils der Einspritzinformationen umfassen.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm, ein elektrisches Speichermedium für ein Steuer- und/oder Regelgerät einer Brennkraftmaschine und ein Steuer- und/oder Regelgerät für eine Brennkraftmaschine.
  • Aus der DE 100 33 196 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung eines Fehlerstroms an einem piezoelektrischen Aktor eines Einspritzventils bekannt. Erkennt die Vorrichtung einen Fehler, so wird die Spannungsversorgung abgeschaltet.
  • Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist vom Markt her bekannt. Es kommt bei Brennkraftmaschinen mit Kraftstoff-Direkteinspritzung zum Einsatz, bei denen der Kraftstoff von Einspritzvorrichtungen direkt in die Brennräume eingespritzt wird. Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen sind mit Piezoaktoren ausgestattet, welche die Stellung eines Ventilelement beeinflussen können. Bei dem bekannten Verfahren erfolgt die Einspritzung (oder die Einspritzungen) bei einer bestimmten Winkelstellung der Kurbelwelle.
  • Hierzu wird der gewünschte Einspritzbeginn zu einem Zeitpunkt ("statischer Interrupt") berechnet, der einem bestimmten Winkelabstand vor einer bestimmten Winkelstellung der Kurbelwelle entspricht, und das gewünschte Einspritzende wird zu einem Zeitpunkt (dynamischer Interrupt") berechnet, der einem bestimmten Zeitabstand vor Beginn der Einspritzung entspricht. Die berechneten Daten werden in einem Speicher abgelegt. Eine Recheneinheit erfasst ständig die aktuelle Winkelstellung der Kurbelwelle und generiert bei den berechneten Winkelstellungen entsprechende Ansteuerbefehle.
  • Im Betrieb einer Brennkraftmaschine kann es jedoch passieren, dass die Information über die aktuelle Winkelstellung der Kurbelwelle kurzzeitig verloren geht ("Synchronisationsverlust"). Ursachen können hier beispielsweise elektromagnetische Störungen, statische Entladungen oder fehlerhafte Kontakte sein. Ohne Kenntnis von der aktuellen Winkelstellung der Kurbelwelle ist jedoch eine ordnungsgemäße Ausführung der Einspritzung nicht möglich, was zu Komforteinbußen und Schäden an der Brennkraftmaschine führen kann. Eine derartige Störung wird daher bei dem bekannten Verfahren erkannt und es werden entsprechende Hilfsmaßnahmen ergriffen, um einen sicheren Betrieb der Brennkraftmaschine zu gewährleisten. Die Hilfsmaßnahmen umfassen dabei das Löschen der abgespeicherten Einspritzinformationen und eine Initialisierung der Verarbeitungseinheit.
  • Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren der Eingangs genannten Art so weiter zu bilden, dass die Sicherheit beim Betrieb der Brennkraftmaschine im Falle einer Störung bei der Erfassung der Winkelstellung der Kurbelwelle noch zuverlässiger gewährleistet ist.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Hilfsmaßnahmen umfassen, dass alle einen Einspritzanfang betreffenden Einspritzinformationen gelöscht werden und ein Einspritzende-Befehl für den Aktor generiert und ausgeführt wird.
  • Bei einem Computerprogramm wird die eingangs gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass es zur Anwendung in einem Verfahren der obigen Art programmiert ist. Bei einem elektrischen Speichermedium wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass auf ihm ein Computerprogramm zur Anwendung in einem Verfahren der obigen Art abgespeichert ist. Bei einem Steuer- und/oder Regelgerät wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass es zur Anwendung in einem Verfahren der obigen Art programmiert ist. Bei einer Brennkraftmaschine wird die obige Aufgabe dadurch gelöst, dass zu Anwendungen in einem Verfahren der obigen Art programmiert ist.
    • Vorteile der Erfindung
  • Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es vorkommen kann, dass der Synchronisationsverlust zu einem Zeitpunkt auftritt, welcher genau während einer Einspritzung liegt, also nachdem ein Einspritzbefehl zum Öffnen der Einspritzvorrichtung ausgeführt wurde, jedoch noch bevor ein Einspritzbefehl zum Schließen dieser Einspritzvorrichtung ausgeführt wird. Wenn nun, wie bei dem bekannten Verfahren - alle gespeicherten Einspritzbefehlsinformationen gelöscht werden und eine Verarbeitungseinheit, welche die Befehle zur Ausführung bringt, initialisiert wird, bleibt die Einspritzvorrichtung geöffnet, und es gelangt eine deutlich größere Menge an Kraftstoff in den Brennraum als vorgesehen.
  • Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dagegen sichergestellt, dass bei einer Störung bei der Erfassung der Winkelstellung der Kurbelwelle keine unerwünscht großen Kraftstoffmengen in den Brennraum der Brennkraftmaschine gelangen, was wiederum zu einem unerwünscht großen Drehmoment führen könnte. Letztlich wird durch das erfindungsgemäße Verfahren also die Betriebssicherheit der Brennkraftmaschine erhöht, was auch der Sicherheit der Benutzer der Brennkraftmaschine zugute kommt.
  • Grundlage hierfür ist zum Einen die Tatsache, dass die einen Einspritzbeginn betreffenden Einspritzinformationen gelöscht werden. Wenn jedoch keine Einspritzinformationen mehr vorliegen, können diese von der Verarbeitungseinheit nicht in Befehle umgesetzt werden. Es wird hierdurch also einerseits verhindert, dass während der fehlenden Synchronisation Befehle ausgeführt werden, und es wird andererseits verhindert, dass nach einer Wiederherstellung der Synchronisation "alte" Einspritzinformationen verarbeitet werden. Die Befehle werden also "deaktiviert", so dass die Verarbeitungseinheit in einen sicheren Zustand überführt wird.
  • Zum Anderen wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Verarbeitungseinheit nicht initialisiert, sondern es wird in jedem Falle ein Einspritzbefehl für den Aktor der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung generiert und ausgeführt, so dass die Einspritzung von Kraftstoff durch die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung zwangsweise beendet wird, sobald ein Synchronisationsverlust erkannt wurde. Dies kann zwar dazu führen, dass die Einspritzung früher beendet wird als ursprünglich vorgesehen war; im Hinblick auf die Betriebssicherheit der Brennkraftmaschine ist dies jedoch weniger kritisch als eine zu große Kraftstoffmenge.
  • Vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
  • So wird beispielsweise vorgeschlagen, dass bei einer Brennkraftmaschine mit mehreren Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen die Hilfsmaßnahmen umfassen, dass Einspritzende-Befehle für alle Aktoren generiert und ausgegeben werden. Wenn eine Auswahl des als nächstes anzusteuernden Aktors entfällt, reduziert dies den erforderlichen Verarbeitungsaufwand.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass in einer ersten Verarbeitungseinheit erkannt wird, ob eine Störung bei der Erfassung der Winkelstellung der Kurbelwelle vorliegt, und dass die erste Verarbeitungseinheit eine zweite, schneller als die erste Verarbeitungseinheit arbeitende Verarbeitungseinheit anweist, die Hilfsmaßnahmen durchzuführen. Hierdurch wird die Reaktionszeit verkürzt und die Betriebssicherheit der Brennkraftmaschine nochmals verbessert.
  • Dann, wenn der mindestens eine Einspritzende-Befehl ausgeführt ist, wird bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wieder in einen Normalbetrieb zurückgekehrt. In einem derartigen Normalbetrieb werden die Einspritzinformationen wie üblich erzeugt und abgespeichert, und hierauf basierende Befehle generiert und ausgeführt. Der Sondermodus mit verkürzten oder ganz ausfallenden Kraftstoffeinspritzungen liegt somit nur sehr kurz vor, so dass ein entsprechender Vorgang den Komfort beim Betrieb der Brennkraftmaschine nicht oder zumindest nicht wesentlich einschränkt.
  • In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass die zweite Verarbeitungseinheit der ersten Verarbeitungseinheit mitteilt, wenn die Hilfsmaßnahmen abgeschlossen sind, und dass die erste Verarbeitungseinheit die zweite Verarbeitungseinheit dann anweist, wieder mit einem Normalbetrieb fortzufahren. Dies ist einfach zu programmieren, und die zweite kann wieder die ihr im Normalbetrieb zugedachten Aufgaben wahrnehmen.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung dieses erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass dann, wenn die Hilfsmaßnahmen mindestens mit einer bestimmten Häufigkeit hintereinander durchgeführt werden, die Brennkraftmaschine in einen Sicherheitszustand gebracht wird. Dieser Sicherheitszustand kann beispielsweise darin bestehen, dass die Brennkraftmaschine ausgeschaltet wird. Hierdurch wird die Betriebssicherheit der Brennkraftmaschine erhöht, denn eine aufeinander folgende Durchführung der besagten Hilfsmaßnahmen deutet auf einen schwerwiegenden Fehler bei der Erfassungen der Winkelstellung der Kurbelwelle hin.
  • Zeichnungen
  • Nachfolgend wird ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoff-Einspritzvorrichtung und einem Steuer- und Regelgerät;
    Figur 2
    ein Ablaufschema, welches verschiedene Einheiten zeigt, welche bei der Ansteuerung der Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen von Figur 1 verwendet werden;
    Figur 3
    ein Diagramm, in dem die Ansteuerspannung eines Piezoaktors der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung von Figur 2 über der Winkelstellung einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine von Figur 1 aufgetragen ist;
    Figur 4
    ein Ablaufschema zur Erläuterung eines Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine von Figur 1;
    Figur 5
    ein Diagramm, welches einen vergrößerten Ausschnitt des Diagramms von Figur 3 darstellt; und
    Figur 6
    ein Diagramm ähnlich Figur 5, bei einer erkannten Störung bei der Erfassung der Winkelstellung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine von Figur 1.
    Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In Figur 1 trägt eine Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie wird in einem Kraftfahrzeug (nicht dargestellt) eingesetzt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in Figur 1 nur im vorliegenden Fall besonders relevante Komponenten der Brennkraftmaschine 10 dargestellt. Die Brennkraftmaschine 10 umfasst Brennräume 12, in die der Kraftstoff direkt von Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 14 eingespritzt wird. Diese sind an eine Kraftstoff-Sammelleitung 16 ("rail") angeschlossen, in der Kraftstoff unter hohem Druck gespeichert ist. Die Kraftstoff-Sammelleitung 16 wird von einer Hochdruck-Kraftstoffversorgung 18 gespeist. Angesteuert werden die Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 14 von einem Steuer- und Regelgerät 20.
  • Im Betrieb der Brennkraftmaschine 10 werden eine Kurbelwelle 22 und eine in Figur 1 nicht dargestellte Nockenwelle in Drehung versetzt. Mit der Kurbelwelle 22 ist ein Winkelgeberrad 24 verbunden, welches von einem Winkelsensor 26 abgetastet wird. Das Winkelgeberrad 24 umfasst eine Reihe von Geberzähnen 28 auf seiner Umfangsfläche, die beim Vorbeistreichen am Winkelsensor 26 eine Signaländerung des Ausgangssignals des Winkelsensor 26 bewirken. Eine Lücke 30 führt zu einem veränderten Signal des Winkelsensors 26 und ermöglicht die Zuordnung des Signals des Winkelsensors 26 zu einer bestimmten Winkelstellung der Kurbelwelle 22. Auch die Winkelstellung der Nockenwelle wird erfasst. Dies dient unter anderem dazu, bei einer Viertakt-Brennkraftmaschine, bei der die Kurbelwelle bei einem Arbeitsspiel zwei Umdrehungen, die Nockenwelle jedoch nur eine Umdrehung ausführt, die Winkelstellung der Kurbelwelle eindeutig zu machen.
  • Der Winkelsensor 26 liefert seine Signale an das Steuer- und Regelgerät 20. Dieses erhält auch noch Signale von einem Drucksensor 32, welcher den Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung 16 erfasst. Ein gewünschtes Drehmoment wird dem Steuer- und Regelgerät 20 von einem Pedalsensor 34 übermittelt, der die Stellung eines Gaspedals 36 abgreift.
  • Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 14 umfassen jeweils ein Ventilelement (nicht sichtbar), welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel von einem Piezoaktor (ebenfalls nicht sichtbar) von einer geschlossenen in eine geöffnete Stellung und wieder zurück bewegt werden kann. Um eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 14 zu öffnen, wird der Piezoaktor durch Anlegen einer Spannung geladen, um die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 14 zu schließen, also die Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum 12 zu beenden, wird der Piezoaktor wieder entladen.
  • Zur Ansteuerung eines Piezoaktors einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 14 sind im Steuer- und Regelgerät 20 verschiedene Funktionsmodule vorhanden (vergleiche Figur 2): Eine CPU 38 erhält beispielsweise die Signale des Pedalsensors 34 und des Drucksensors 32. Abhängig von diesen Signalen werden von der CPU 38 in einem statischen Interrupt der Ansteuerbeginn, also der Zeitpunkt, ab dem der Piezoaktor der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 14 geladen wird, festgelegt. Hierzu wird auf Figur 3 verwiesen, in der der Verlauf einer Ansteuerspannung U für eine Voreinspritzung das Bezugszeichen 40 und der Verlauf einer Ansteuerspannung U für eine Haupteinspritzung das Bezugszeichen 42 trägt.
  • Der Beginn des Ladens für die Voreinspritzung 40 wird in einem statischen Interrupt 44, im vorliegenden Ausführungsbeispiel bei 138° vOT, jener für die Haupteinspritzung 42 in einem statischen Interrupt 46, im vorliegenden Ausführungsbeispiel bei 78° vOT festgelegt. Kurz vor der eigentlichen Einspritzung wird dann in einem dynamischen Interrupt 48a bzw. 48b, beispielsweise 400 µs vor dem im statischen Interrupt 44 festgelegten Ansteuerbeginn, in der CPU 38 die Ansteuerdauer beziehungsweise der Beginn des Entladevorgangs berechnet. Die Werte für den Ladebeginn und das Ladeende stellen Einspritzinformationen dar, welche in einem Parameter-RAM 50 abgelegt werden.
  • Eine TPU 52, welche eine höhere Prozessgeschwindigkeit aufweist als die CPU 38, verarbeitet die Signale des Winkelsensors 26, mit dem die Winkelstellung der Kurbelwelle 22 erfasst wird. Auf der Basis der vom Parameter-RAM 50 bereitgestellten Einspritzinformationen und der Winkelsignale vom Winkelsensor 26 generiert die TPU 52 Ansteuerbefehle und steuert einen Endstufenbaustein 54 (IC oder Baustein zur Endstufenansteuerung) an. Dieser wiederum steuert eine Endstufe 56 an, die mit dem Piezoaktor der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 14 verbunden ist und ihn mit der Ansteuerspannung U lädt bzw. ihn wieder entlädt.
  • Aufgrund beispielsweise von elektromagnetischen Störungen kann es vorkommen, dass im Steuer- und Regelgerät 20 ein sogenannter "Synchronisationsverlust" auftritt. Hierunter wird verstanden, dass zumindest für einen kurzen Moment im Steuer- und Regelgerät 20 keine eindeutigen Informationen über die aktuelle Winkelstellung der Kurbelwelle 22 vorliegen. Ohne eine solche Information ist jedoch eine ordnungsgemäße Abarbeitung der Einspritzinformationen unmöglich. Insbesondere dann, wenn der Synchronisationsverlust zu einem Zeitpunkt auftritt, während dem die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 14 geöffnet ist, könnte es vorkommen, dass das Schließen der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 14 nicht mehr ordnungsgemäß ausgeführt werden kann. In diesem Fall würde eine zu große Kraftstoffmenge in den entsprechenden Brennraum 12 gelangen, was zu einem unerwünscht großen Drehmoment führen könnte, welches von Brennkraftmaschine 10 geleistet wird.
  • Um dies zu verhindern, wird gemäß einem Verfahren vorgegangen, welches nun unter Bezugnahme auf Figur 4 erläutert wird:
  • In der CPU 38 wird nach einem Startblock 58 in einem Block 60 abgefragt, ob ordnungsgemäße Informationen über die Winkelstellung der Kurbelwelle 22 vorliegen, ob also die "Synchronisation" in Ordnung ist. Wenn ein Synchronisationsverlust festgestellt wird, ist die Antwort im Block 60 ein "nein". Es wird dann im Block 62 die TPU 52 in einen Sondermodus geschaltet. In diesem Sondermodus der TPU, welcher in Figur 4 durch einen gestrichelten Kasten mit dem Bezugszeichen 64 dargestellt ist, werden von der TPU 52 alle einen Einspritzanfang betreffenden Einspritzinformationen EIA, welche im Parameter-RAM 50 abgelegt sind, gelöscht. Somit können in der TPU 52 keine entsprechenden Befehle mehr generiert und ausgeführt werden, bis wieder neue Einspritzinformationen im Parameter-RAM 50 vorliegen.
  • Ferner beinhaltet dieser Sondermodus der TPU 52, dass für alle Piezoaktoren aller Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 14 Einspritzende-Befehle EBE generiert und ausgeführt werden. Dies bedeutet, dass gerade offene Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 14 durch Entladen des entsprechenden Piezoaktors sofort geschlossen werden. Jetzt erhält die CPU 38 eine Rückmeldung von der TPU 52, dass die Piezoaktoren aller Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 14 entladen sind. Diese Rückmeldung wird in der CPU 38 in einem Block 66 abgefragt. Wenn die Antwort im Block 66 "ja" ist, wird im Block 67 die TPU 52 von der CPU 38 wieder in einen Normalmodus geschaltet, in dem sie, eine korrekte Synchronisation der Winkelstellung der Kurbelwelle 22 vorausgesetzt, Ladebefehle EBA und Entladebefehle EPE generiert und ausführt (Block 68). Das Verfahren endet im Endblock 70.
  • Die Wirkung der Ausführung des in Figur 4 gezeigten Verfahrens wird aus den Figuren 5 und 6 deutlich:
  • Figur 5 zeigt vergrößert den Spannungsverlauf bei der Voreinspritzung 40 und bei der Haupteinspritzung 42 von Figur 3, bei störungsfreiem Betrieb der Brennkraftmaschine 10, also bei ordnungsgemäßer Synchronisierung des Signals des Winkelsensors 26. Figur 6 zeigt den gleichen Fall bei einem Synchronisationsverlust zum Zeitpunk tSV während der Voreinspritzung 40. In diesem Fall führt die Durchführung des in Figur 4 gezeigten Verfahrens zum sofortigen Abbruch der Voreinspritzung 40. Eine Haupteinspritzung erfolgt in diesem Falle nicht. Ohne diese Maßnahmen bestünde die Gefahr, dass die Voreinspritzung deutlich länger als gewünscht dauert, was in Figur 6 durch eine punktierte Linie angedeutet ist.
  • Wenn die TPU 52 von der CPU 38 mehrfach hintereinander angewiesen wird, in den Sondermodus 64 zu schalten, ist dies ein Hinweis auf einen nicht nur kurzzeitigen, sondern länger andauernden und somit schwerwiegenden Fehler. Sobald eine derartige Anweisung also mindestens mit einer bestimmten Häufigkeit hintereinander durchgeführt wird, wird die Brennkraftmaschine 10 vom Steuer- und Regelgerät 20 in einem Sicherheitszustand gebracht, beispielsweise abgeschaltet.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (10), bei dem Kraftstoff über mindestens eine Einspritzvorrichtung (14) in mindestens einen Brennraum (12) gelangt, bei dem ein Aktor der Einspritzvorrichtung (14) auf der Basis mindestens einer Einspritzinformation (EIA, EIE) angesteuert wird, welche generiert, in einem Speicher (50) abgelegt, und von einer Verarbeitungseinheit abgerufen wird, welche hieraus einen Ansteuerbefehl (EBA, EBE) generiert, und bei dem eine Störung bei der Erfassung der Winkelstellung einer Kurbelwelle (22) erkannt und bei einer erkannten Störung Hilfsmaßnahmen ergriffen werden, welche das Löschen mindestens eines Teils der Einspritzinformationen (EIA) umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsmaßnahmen (64) umfassen, dass alle einen Einspritzanfang betreffenden Einspritzinformationen (EIA) gelöscht werden und ein Einspritzende-Befehl (EBE) für den Aktor generiert und ausgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Brennkraftmaschine (10) mit mehreren Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen (14) die Hilfsmaßnahmen (64) umfassen, dass Einspritzende-Befehle (EBE) für alle Aktoren generiert und ausgegeben werden.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Verarbeitungseinheit (38) erkannt wird, ob eine Störung bei der Erfassung der Winkelstellung der Kurbelwelle (22) vorliegt, und dass die erste Verarbeitungseinheit (38) eine zweite, schneller als die erste Verarbeitungseinheit (38) arbeitende Verarbeitungseinheit (52) anweist, die Hilfsmaßnahmen (64) durchzuführen.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn der mindestens eine Einspritzende-Befehl (EBE) ausgeführt ist, wieder in einen Normalbetrieb (68) zurückgehrt wird.
  5. Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verarbeitungseinheit (52) der ersten Verarbeitungseinheit (38) mitteilt, wenn die Hilfsmaßnahmen (64) abgeschlossen sind, und dass die erste Verarbeitungseinheit (38) die zweite Verarbeitungseinheit (52) dann anweist (67), wieder mit einem Normalbetrieb (68) fortzufahren.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Hilfsmaßnahmen (62) mindestens mit einer bestimmten Häufigkeit hintereinander durchgeführt werden, die Brennkraftmaschine (10) in einen Sicherheitszustand gebracht wird.
  7. Computerprogramm programmiert zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  8. Elektrisches Speichermedium für ein Steuer- und/oder Regelgerät (20) einer Brennkraftmaschine (10) programmiert zur Anwendung in einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 6.
  9. Steuer- und/oder Regelgerät (20) für eine Brennkraftmaschine (10) programmiert zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
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