DE10043756C2

DE10043756C2 - Verfahren zur Festlegung des Einspritzzeitpunkts bei einer Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10043756C2
Application number: DE10043756A
Authority: DE
Inventors: Arno Friedrich; Uwe Lingener
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2000-09-05
Filing date: 2000-09-05
Publication date: 2002-11-28
Anticipated expiration: 2020-09-06
Also published as: US20030196643A1; EP1315897A1; EP1315897B1; JP2004509267A; DE10043756A1; US6868833B2; WO2002023031A1; DE50104628D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Festlegung des Ein spritzzeitpunktes bei einer Einspritzanlage für eine Brenn kraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Brennkraftmaschinen mit einer Einspritzanlage erfolgt die Festlegung des Einspritzzeitpunktes herkömmlicherweise in Ab hängigkeit von der Winkelstellung der Kurbelwelle. Bei einem Viertaktmotor erfolgen die Einspritzvorgänge für einen be stimmten Brennraum jedoch nicht bei jeder Umdrehung, so dass zur Festlegung des Einspritzzeitpunktes zusätzlich die Pha senlage der Kurbelwelle bekannt sein muss. Herkömmlicherweise wird deshalb während des Startvorgangs der Brennkraftmaschine auch die Winkelstellung der Nockenwelle erfasst, um daraus die Phasenlage der Kurbelwelle abzuleiten.

Nachteilig hieran ist jedoch die Tatsache, dass beim Ausfall oder einer Fehlfunktion des Nockenwellensensors kein Betrieb der Brennkraftmaschine möglich ist.

Aus DE 44 18 577 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung des Einspritzzeitpunktes einer Brennkraftma schine bekannt, das keinen zusätzlichen Nockenwellensensor benötigt, da die Phasenlage der Kurbelwelle in einem Testbe trieb unter Berücksichtigung des Kurbelwellensignals ermit telt wird. Hierzu wird eine bestimmte Phasenlage der Kurbel welle angenommen und der Einspritzzeitpunkt entsprechend festgelegt. Bei einer Abweichung der angenommenen Phasenlage der Kurbelwelle von der tatsächlichen Phasenlage führt der Einspritzvorgang nicht zu einem Drehzahlanstieg der Brenn kraftmaschine, so dass bei den folgenden Einspritzvorgängen eine andere Phasenlage der Kurbelwelle angenommen wird. Auf diese Weise wird die angenommene Phasenlage der Kurbelwelle solange verändert, bis die Einspritzvorgänge zu einem Dreh zahlanstieg der Brennkraftmaschine führen.

Aus DE 33 07 833 A1 ist ferner ein System zum Erkennen, An zeigen und Speichern von Fehlern von Phasensignalgebern einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem fehlerhafte Impulse des Phasensignalgebers bzw. des Nockenwellensignalgebers erkannt, gemeldet und weiterverarbeitet werden.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Festlegung des Einspritzzeitpunktes bei einer Einspritz anlage für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, das einen Be trieb der Brennkraftmaschine auch bei einem Ausfall oder ei ner Fehlfunktion des Nockenwellensensors ermöglicht, wobei die Korrektheit des Nockenwellensignals überprüft werden soll.

Die Aufgabe wird, ausgehend von dem eingangs beschriebenen bekannten Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, die Synchronisation des anhand des Kurbelwellensignals bestimmten Einspritzzeitpunkts unabhängig von dem Nockenwellensignal durchzuführen. Die Phasenlage der Kurbelwelle wird deshalb im Rahmen der Erfindung vorzugsweise in Abhängigkeit von dem Kurbelwellensignal ermittelt, wie noch eingehend erläutert wird.

Erfindungsgemäß wird zusätzlich die Winkelstellung der No ckenwelle erfasst, wobei das Nockenwellensignal auf Korrekt heit überprüft wird. Bei einem korrekten Nockenwellensignal erfolgt die Synchronisation des in Abhängigkeit von der Win kelstellung der Kurbelwelle ermittelten Einspritzzeitpunktes dann in herkömmlicher Weise in Abhängigkeit von dem Nocken wellensignal, wohingegen die Synchronisation des Einspritz zeitpunktes bei einem fehlerhaften oder ausgefallenen Nockenwellensignal nicht in Abhängigkeit von dem Nockenwellensignal erfolgt.

Die Überprüfung des Nockenwellensignals kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der zeitliche Abstand der Impulse des Nockenwellensignals gemessen wird, wobei eine Fehlfunktion des Nockenwellensensors angenommen wird, wenn der Impulsab stand einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.

Weiterhin kann zur Überprüfung der Korrektheit des Nockenwel lensignals die Amplitude der Impulse des Nockenwellensignals gemessen werden, wobei eine Fehlfunktion des Nockenwellensen sors angenommen wird, wenn die Impulsamplitude den vorgegebe nen Grenzwert unterschreitet.

Erfindungsgemäß wird das Nockenwellensignal jedoch dadurch überprüft, dass aus dem Nockenwellensignal ein erster Dreh zahlwert und aus dem Kurbelwellensignal ein zweiter Drehzahl wert ermittelt wird, wobei die beiden Drehzahlwerte bei einer korrekten Funktion des Drehzahlsensors und des Nockenwellen sensors übereinstimmen müssen. Bei einer Abweichung zwischen den beiden Drehzahlwerten wird deshalb angenommen, dass das Nockenwellensignal fehlerhaft ist.

Die Synchronisation des in Abhängigkeit von dem Kurbelwellen signal ermittelten Einspritzzeitpunktes erfolgt vorzugsweise im Rahmen mehrerer aufeinander folgender Synchronisationsver suche. Hierzu wird zunächst ein Testwert für die Phasenlage der Kurbelwelle vorgegeben, der zur Synchronisation des Ein spritzzeitpunktes verwendet wird. Anschließend wird dann die Drehzahl der Brennkraftmaschine gemessen, um überprüfen zu können, ob die Synchronisation mit dem Testwert erfolgreich war. Bei einem Anstieg der Drehzahl nach einem Synchronisati onsversuch wird angenommen, dass der Testwert die Phasenlage der Kurbelwelle korrekt wiedergibt, so dass mit dem normalen Einspritzbetrieb fortgefahren werden kann. Falls der Synchro nisationsversuch mit dem Testwert dagegen nicht zu einem Drehzahlanstieg führt, so wird der Testwert geändert und ein erneuter Synchronisationsversuch in der vorstehend beschrie benen Weise unternommen, bis ein Synchronisationsversuch er folgreich ist oder ein Abbruch erfolgt.

Der Testwert wird nach jedem Synchronisationsversuch vorzugs weise um einen vorgegebenen Winkelversatz geändert, wobei der Winkelversatz vorzugsweise in Abhängigkeit von der Zylinder zahl der Brennkraftmaschine und dem Kurbelwellenwinkel wie folgt berechnet wird:

Bei einer asymmetrischen Kurbelwellengeometrie muß der Win kelversatz dagegen entsprechend angepasst werden.

Weiterhin ist zu bemerken, dass die Messung der Drehzahl der Brennkraftmaschine vorzugsweise nicht unmittelbar nach einem Synchronisationsversuch erfolgt, sondern vorzugsweise erst nach einer vorgegebenen Anzahl von Umdrehungen der Kurbelwel le bzw. der Nockenwelle oder einer vorgegebenen Wartezeit, um das Ansprechen der Brennkraftmaschine auf den Testwert abzu warten. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wer den die Synchronisationsversuche nach einer vorgegebenen ma ximalen Synchronisationsdauer und/oder nach einer vorgegebe nen Zahl von Synchronisationsversuchen abgebrochen, um die Brennkraftmaschine zu schützen.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Die Erfindung wird nachstehend zusam men mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Einspritzzei ten,

Fig. 2a und 2b das erfindungsgemäße Verfahren als Flussdiagramm.

Das in Fig. 1 dargestellte Zeitdiagramm zeigt das Kurbelwel lensignal KW, das von einem Kurbelwellensensor erzeugt wird, wobei der Kurbelwellensensor ein Geberrad mit einer Zahntei lung von 60 Zähnen und zwei symmetrisch angeordneten Lücken aufweist, die sich jeweils über zwei Zähne erstrecken. Bei einer vollen Umdrehung der Kurbelwelle werden also zwei Blö cke von jeweils 28 Impulsen erzeugt, die durch jeweils eine Lücke voneinander getrennt sind.

Weiterhin zeigt das Zeitdiagramm das Nockenwellensignal NW, dass von einem separaten Nockenwellensensor erzeugt wird, wo bei der Nockenwellensensor ein Geberrad mit zwei Kreissegmen ten von jeweils 180° aufweist.

Ferner zeigt das Zeitdiagramm die Zündzeitpunkte ZOT1-ZOT4 für die einzelnen Brennräume der Brennkraftmaschine sowie die technisch zulässigen Bandbreiten 1 des Einspritzzeitpunktes, innerhalb derer ein Betrieb der Brennkraftmaschine sinnvoll ist.

Im folgenden wird nun unter Bezugnahme auf die in Fig. 2a und Fig. 2b dargestellten Flussdiagramme das erfindungsgemä ße Verfahren erläutert.

Zu Beginn wird zunächst das Kurbelwellensignal erfasst und überprüft. Bei einem fehlerhaften Kurbelwellensignal erfolgt dann ein Nockenwellen-Notlauf, wohingegen bei einem korrekten Kurbelwellensignal auch das Nockenwellensignal erfasst und überprüft wird.

Hierzu wird der zeitliche Abstand der Impulse des Nockenwel lensignals gemessen, wobei eine Fehlfunktion des Nockenwel lensensors angenommen wird, wenn der Impulsabstand einen vor gegebenen Grenzwert überschreitet.

Alternativ hierzu kann das Nockenwellensignal auch dadurch überprüft werden, dass die Amplitude der Impulse des Nockenwellensignals gemessen wird, wobei eine Fehlfunktion des No ckenwellensensors angenommen wird, wenn die Amplitude der Im pulse einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet.

Schließlich besteht auch noch die Möglichkeit, die Flankenab stände des Nockenwellensignals und des Kurbelwellensignals zu messen, um das Nockenwellensignal zu überprüfen.

Vorzugsweise wird das Nockenwellensignal jedoch dadurch über prüft, dass sowohl aus dem Nockenwellensignal als auch aus dem Kurbelwellensignal einen Drehzahlwert berechnet wird, wo bei die beiden Drehzahlwerte bei einer korrekten Funktion des Nockenwellensensors und des Kurbelwellensensors übereinstim men müssen. Bei einer Abweichung zwischen den beiden auf die se Weise berechneten Drehzahlwerten kann deshalb angenommen werden, dass der Nockenwellensensor fehlerhaft ist.

Bei einem korrekten Nockensignal wird der Einspritzzeitpunkt anhand des Kurbelwellensignals und des Nockenwellensignals berechnet und synchronisiert.

Bei einem fehlerhaften Nockenwellensignal wird dagegen zu nächst ein Fehlersignal gespeichert und ggf. eine Signallampe aktiviert, um die Fehlfunktion des Nockenwellensensors zu signalisieren.

Weiterhin wird in diesem Fall ein Testwert für die Phasenlage der Kurbelwelle festgelegt, um den zuvor berechneten Ein spritzzeitpunkt anhand dieses Testwertes zu synchronisieren.

Anschließend wird dann ein Einspritzvorgang mit dem auf diese Weise ermittelten Einspritzzeitpunkt vorgenommen, um überprü fen zu können, ob der Testwert die Phasenlage der Kurbelwelle korrekt wiedergibt. Während der Durchführung des Einspritz vorgangs wird dann zunächst für eine vorgegebene Anzahl N Um drehungen gewartet und die Drehzahl gemessen.

Falls der Testwert die Phasenlage der Kurbelwelle korrekt wiedergibt, so reagiert die Brennkraftmaschine auf den Ein spritzvorgang mit einem Drehzahlanstieg. In diesem Fall wird der Testwert übernommen und mit dem normalen Einspritzbetrieb fortgefahren.

Andernfalls wird jedoch ein Zähler i inkrementiert, der die Anzahl der Synchronisationsversuche wiedergibt, wobei der Zähler i mit einem vorgegebenen Grenzwert i_max verglichen wird. Falls die Anzahl i der Synchronisationsversuche den vorgegebenen Grenzwert i_max überschreitet, so werden die Syn chronisationsversuche abgebrochen, um die Brennkraftmaschine zu schützen.

Andernfalls wird dagegen ein neuer Testwert für die Phasenla ge der Brennkraftmaschine berechnet und der Einspritzzeit punkt anhand dieses Testwerts synchronisiert. Dieser Zyklus wird so lange durchlaufen, bis entweder die vorgegebene Maxi malzahl von Synchroniationsversuchen überschritten wurde oder ein Drehzahlanstieg erfasst wird. Der Testwert für die Pha senlage der Kurbelwelle wird hierbei zwischen den einzelnen Synchronisationsversuchen jeweils um einen vorgegebenen Win kelversatz geändert, wobei der Winkelversatz nach folgender Formel berechnet wird:

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene be vorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen denkbar, die von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb ebenfalls in den Schutzbereich fallen.

Claims

1. Verfahren zur Festlegung des Einspritzzeitpunkts bei einer Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, mit folgenden Schritten:

- Erfassung eines die Winkelstellung der Kurbelwelle wieder gebenden Kurbelwellensignals,
- Bestimmung des Einspritzzeitpunkts in Abhängigkeit von dem Kurbelwellensignal,
- Ermittlung der Phasenlage der Kurbelwelle in Abhängigkeit von dem Kurbelwellensignal,
- Erfassung eines die Winkelstellung einer Nockenwelle wiedergebenden Nockenwellensignals,
- Überprüfung des Nockenwellensignals auf Korrektheit,
- Synchronisation des berechneten Einspritzzeitpunkts, wobei die Synchronisation bei einem korrekten Nockenwellensignal anhand des Nockenwellensignals und bei einem fehlerhaften oder ausgefallenen Nockenwellensignal anhand der aus dem Kurbelwellensignal ermittelten Phasenlage des Kurbelwelle erfolgt,

dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Nockenwellensignal ein erster Drehzahlwert und aus dem Kurbelwellensignal ein zweiter Drehzahlwert ermittelt wird, wobei die beiden Drehzahlwerte miteinander verglichen werden, um die Korrektheit des Nockenwellensignals zu überprüfen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überprüfung der Korrektheit des Nockenwellensignals der zeitliche Abstand der Impulse des Nockenwellensignals ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überprüfung der Korrektheit des Nockenwellensignals die Amplitude der Impulse des Nockenwellensignals erfasst und mit einem Referenzwert verglichen wird.

4. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Festlegung eines Testwerts für die Phasenlage der Kurbelwelle,
b) Synchronisation des in Abhängigkeit von dem Kurbel wellensignal berechneten Einspritzzeitpunkts anhand des Testwerts für die Phasenlage der Kurbelwelle,
c) Erfassung der Drehzahl der Brennkraftmaschine,
d) Änderung des Testwerts für die Phasenlage der Kurbel welle, falls die Synchronisation anhand des Testwerts nicht zu einem Drehzahlanstieg führt,
e) Wiederholung der Schritte b) bis d), bis die Synchronisation anhand des Testwerts zu einem Drehzahlanstieg führt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Testwert für die Phasenlage der Kurbelwelle bei einem Viertaktmotor jeweils um einen vorgegebenen Winkelversatz geändert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelversatz in Abhängigkeit von der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine und dem Kurbelwellenwinkel wie folgt berechnet wird:

7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Brennkraftmaschine im Anschluß an einen Synchronisationsversuch erst nach einer vorgegebenen Anzahl von Umdrehungen der Kurbelwelle oder der Nockenwelle gemessen wird.

8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Brennkraftmaschine im Anschluß an einen Synchronisationsversuch erst nach einer vorgegebenen Warte zeit gemessen wird.

9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisationsversuche nach einer vorgegebenen maximalen Synchronisationsdauer abgebrochen werden.

10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisationsversuche nach einer vorgegebenen Zahl von Synchronisationsversuchen abgebrochen werden.

11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisation anhand des Kurbelwellensignals erst erfolgt, wenn die Überprüfung des Nockenwellensignals für eine vorgegebene Überprüfungsdauer ein fehlerhaftes Nocken wellensignal ergibt.

12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer Feststellung eines fehlerhaften Nocken wellensignals die Zahl der Umdrehungen der Kurbelwelle oder der Nockenwelle ermittelt wird, wobei die Synchronisation anhand des Kurbelwellensignals erst nach einer vorgegebenen Zahl von Umdrehungen erfolgt.

13. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem fehlerhaften Nockenwellensignal ein akustischer und/oder optischer Signalgeber aktiviert wird.

14. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem fehlerhaften Nockenwellensignal ein Fehler signal gespeichert wird.