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Dokumentenidentifikation DE3236934C2 10.12.1992
Titel Vorrichtung zur Verbesserung des Kaltstartverhaltens von Brennkraftmaschinen
Anmelder Robert Bosch GmbH, 7000 Stuttgart, DE
Erfinder Horbelt, Michael, Dipl.-Ing. (FH), 7141 Schwieberdingen, DE;
Werner, Peter, Dipl.-Ing., 7135 Wiernsheim, DE
DE-Anmeldedatum 06.10.1982
DE-Aktenzeichen 3236934
Offenlegungstag 12.04.1984
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 10.12.1992
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.12.1992
IPC-Hauptklasse G11C 27/00
IPC-Nebenklasse F02D 41/06   F02D 41/02   G06G 7/63   

Beschreibung[de]

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Bei einer Vorrichtung zur Verbesserung des Kaltstartverhaltens von Brennkraftmaschinen, die von elektronischen oder elektrischen Steuergeräten gesteuert werden, ist es erforderlich, die jeweilige zeitliche Vorgeschichte zu berücksichtigen. Dies ist mit Schwierigkeiten verbunden, da durch das Abschalten des Steuergeräts dieses jedesmal in einen Nullzustand versetzt wird und auch sämtliche Geräteteile stromlos und entsprechend funktionslos werden. Es ist zwar möglich, auf frühere Einschaltphasen zurückgehende Informationen, beispielsweise bei digital arbeitenden Rechnern oder Steuergeräten auf digitaler Basis allgemein zu speichern, dies bedeutet jedoch einen erheblichen zusätzlichen Aufwand.

So ist es eine übliche Maßnahme, digitalen Speichern, die es in vielfältigen Ausführungsformen gibt und die beim Abschalten ihr Gedächtnis verlieren, dadurch ihren Speicherinhalt zu bewahren, daß man diesen separate und zusätzliche Stromversorgungshilfskomponenten zuordnet, die während der Abschaltphasen einspringen. Hierbei kann es sich um kleine Akkus, gegebenenfalls aber auch nur um Kondensatoren mit vergleichsweise großen Kapazitäten handeln, denn die Ströme, die von diesen Speichern für den Erhalt ihrer Informationen bezogen werden, sind relativ gering.

Nachteilig ist aber, daß die Gefahr besteht, daß bei länger dauernden Ausschaltphasen der Speicherinhalt doch gelöscht wird, wenn nämlich die separate Stromversorgung nicht mehr aufrecht erhalten werden kann.

Die DE-OS 27 28 414 offenbart ein Verfahren und eine Einrichtung zum Steuern der Einspritzmenge bei Brennkraftmaschinen beim Kaltstart. Nach Fig. 5 dieses Dokuments in Verbindung mit der dazugehörigen Beschreibung ist eine Zeitsteuerstufe 23 vorgesehen, die einen auf- und entladbaren Kondensator 30 enthält, dessen Ladungszustand mittels einer nachfolgenden analogen Schaltungsanordnung abgefragt und unmittelbar weiterverarbeitet wird. Dabei werden die Ladungs- und Entladungsvorgänge beim Kondensator mit einem Signal gesteuert, das während der Anlasserbetätigung, d. h. während der Startsignalgeber ein Signal abgibt, im Rhythmus des Ausgangssignals eines Drehzahlgebers getaktet ist. (Maschinengeschriebene Seite 8, Beginn des dritten Absatzes).

Es hat sich nun gezeigt, daß auch mit dieser bekannten Einrichtung vor allem in Verbindung mit digital arbeitenden Steuergeräten für die Kraftstoffzumessung bei Brennkraftmaschinen noch keine optimalen Ergebnisse zu erzielen sind.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb eine Vorrichtung zu schaffen, die möglichst einfach, kostengünstig und funktionsmäßig optimal eine Aussage über die zeitliche Vorgeschichte bei einem Anlaßvorgang gibt um das Kaltstartverhalten der Brennkraftmaschine zu verbessern.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Hauptanspruchs.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß auch bei Abschalten der Versorgungsspannung eine eindeutige Aussage über die zeitliche Vorgeschichte nach Art einer Zeitinformation erhalten bleibt, wobei der zusätzliche Aufwand, der sich schaltungsmäßig ergibt, gering ist. Damit ist die Kaltstartsteuerung der Kraftstoffeinspritzanlage aufgrund der Einbeziehung der Dauer des oder der jeweils vorhergehenden Startversuche so zu verbessern, daß eine Korrektur der Kaltstarteinspritzmenge vorgenommen werden kann, so daß verhindert wird, daß der Brennkraftmaschine bei jedem nachfolgenden Kaltstartversuch ein derart überfettetes Gemisch zugeführt wird, daß eine Zündung dann schon aus diesem Grunde nicht mehr möglich ist. Es ist ja bekannt, daß während des Kaltstarts eine Kraftstoffeinspritzanlage der Brennkraftmaschine eine zunächst sehr große Kraftstoffmenge zuführt, um die Kraftstofffehlmenge zu kompensieren, die zur Bildung eines zündfähigen Gemisches nicht beiträgt und die dadurch verloren geht, daß sich zunächst an den kalten Rohr- und Zylinderwänden Kraftstoff niederschlägt. Die während des Startversuchs zugeführte Kraftstoffmenge nimmt dann sehr schnell ab, was auf eine elektrische Einspritzanlage angewandt bedeutet, daß die Dauer der Einspritzimpulse ti sehr schnell auf Werte reduziert wird, die normalen Einspritzdauern unter Einbeziehung von angesaugter Luftmenge und Drehzahl sowie der niedrigen Brennkraftmaschinentemperatur entsprechen. Der Einsatz vorliegender Erfindung verhindert sicher, daß jeder nachfolgende Startversuch wieder mit der vollen Kaltstart-Einspritzmenge beginnt; hierdurch werden nicht nur eine Verschwendung von Kraftstoff und eine entsprechende Umweltbelastung, sondern auch Probleme bezüglich der Inbetriebsetzung der Brennkraftmaschine überhaupt vermieden.

Da bei Einsatz vorliegender Erfindung die eingespritzte Kraftstoffmenge bei neuerlichem Kaltstart dort beginnt, wo der Abfall der Einspritzmenge beim vorhergehenden Startversuch aufgehört hat, ist eine Überfettung des Gemisches ausgeschlossen, auch bei sehr vielen Startversuchen und unsachgemäßer Behandlung.

Besonders vorteilhaft ist die Realisierung der vorliegenden Erfindung in Form eines analogen Speichers, der als Kondensator ausgebildet, eine der Dauer des jeweils vorhergehenden Startversuchs entsprechende Ladung aufweist, so daß die Ladungsmenge und damit die am Kondensator anliegende Spannung unmittelbar die zu speichernde und abzufragende Information bildet.

Durch Zuordnung des analogen Speichers zu einem digital arbeitenden Steuergerät für die Kraftstoffeinspritzung läßt sich eine Einbeziehung der gespeicherten Information ohne großen Aufwand beim nächsten Startversuch dadurch realisieren, daß die Ladung über den Kondensator von einem Analog-Digitalwandler abgefragt und anschließend der Kondensator entladen wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 die Spannungsverläufe über der Zeit, die sich bei einer Kaltstartsteuerung einer Brennkraftmaschine ergeben und Fig. 2a und 2b zeigen ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, in Blockbilddarstellung und als detaillierte Schaltung.

Im folgenden wird die Anwendung und Realisation vorliegender Erfindung für den Betrieb einer Kraftstoffeinspritzanlage hinsichtlich deren Kaltstartsteuerung erläutert.

Bei a) in Fig. 1 ist die am digital arbeitenden, elektronischen Steuergerät einer Kraftstoffeinspritzanlage anliegende Versorgungsspannung gezeigt; b) in Fig. 1 zeigt den Verlauf beispielsweise der am Anlasser zur Bewirkung eines Startvorgangs anliegenden Spannung, so daß entsprechend c) in Fig. 1 Kaltstarteinspritzimpulse erzeugt werden, deren Dauer schon über den Verlauf des Startvorgangs stark abnimmt. Bei einem Wiederholstart ergibt sich allerdings bei einer Funktion ohne Speicher der in c) mit I bezeichnete, gestrichelt dargestellte Verlauf der Dauer von Kaltstarteinspritzimpulsen über der Zeit, der eine Wiederholung des ersten Kaltstart-Einspritzvorgangs darstellt. Um die mit II bezeichnete Sollfunktion zu erzielen, ist entsprechend Fig. 2a bei 1 ein Analogspeicher vorgesehen, dem ein Analog-Digitalwandler 2 nachgeschaltet ist. Der Analog-Digitalwandler 2 steht in Verbindung und kommuniziert mit einer Rechnerschaltung bzw. direkt mit dem digitalen Steuergerät 3, wobei dieser Block auch periphere Schaltungselemente umfassen kann. Auf den Rechner 3 braucht nicht genauer eingegangen zu werden, da dies nicht Gegenstand vorliegender Erfindung ist; alle drei Komponenten 1, 2 und 3 werden jedoch über einen üblichen Schalter, bei Kraftfahrzeugen den Zündschalter 4 an Versorgungsspannung entsprechend Batteriespannung UB gelegt. Bei Schließen des Zündschalters ergibt sich gleichzeitig ein im Grunde in beliebiger Weise ableitbares Startdauersignal, welches in Fig. 2a mit A bezeichnet ist; dieses wird dem Analogspeicher 1 zugeführt und bewirkt, daß der Analogspeicher als Funktion der Dauer des Startvorgangs und damit der Dauer des jeweils zugeführten Startimpulses A eine Zeitinformation speichert, die als Höhe einer Spannung abgebildet werden kann. Ist der Startvorgang beendet und dabei die Brennkraftmaschine nicht angesprungen, dann wird auch der Schalter 4 wieder geöffnet; die Ausbildung des Analogspeichers 1 ist jedoch so getroffen, beispielsweise durch eine in geeigneter Weise geschaltete Torschaltung, daß die analog gespeicherte Spannung zur Dauer des Startvorgangs proportional erhalten bleibt, so daß bei einem nächsten Startvorgang der dem Analogspeicher 1 nachgeschaltete Analog-Digitalwandler, gegebenenfalls sofort beim Schließen des Schalters 4 zunächst den gespeicherten Spannungswert abfragt und an seinem Ausgang über die Verbindungsleitung 2a einen digitalen Wert in den Rechner setzt, der als Anfangswert bei der Bemessung der Dauer der zu erzeugenden Kraftstoffeinspritzimpulse beim Kaltstart berücksichtigt wird. Sobald der Rechner den die Dauer des vorherigen Startvorgangs angebenden Anfangswert erhalten hat, wird über eine Rückleitung 5 der Analogspeicher gelöscht und hierdurch auf die nächste Messung vorbereitet.

Die detaillierte Schaltungsdarstellung der Fig. 2b läßt den einfachen Aufbau erkennen; der Analogspeicher ist als Kondensator C1 ausgebildet und über eine seine Ladung ermöglichende Diode D1 und einen Reihenwiderstand R1 sowie den Schalter 4 an die Batteriespannung UB angeschlossen; am Verbindungspunkt der Diode D1 mit dem Widerstand R1 liegt die Abfrageleitung des Analog-Digitalwandlers 2. Der Startimpuls A wird am Eingang E über eine weitere, für negative Spannungen leitende Diode D2 zugeführt. Parallel zum Kondensator C1 ist noch eine Löscheinrichtung geschaltet, bestehend aus einem Transistor T, der vom Rechner über die Verbindungsleitung 5 angesteuert wird.

Es ergibt sich dann folgende Funktion. Zunächst ist über die Diode D2 der Verbindungspunkt des Widerstands R1 mit der Diode D1 - bei fehlendem Startimpuls A - so weit in Richtung auf eine negative Spannung vorgespannt, daß die Diode D1 sperrt, unabhängig, ob der Schalter 4 zur Versorgungsspannung UB geschlossen ist oder nicht. Wird der Schalter 4 geschlossen und erscheint als dessen Folge auch ein Startimpuls A, dann wird die Diode D2 stromlos, da die an ihrer Kathode anliegende positive Spannung die Diode in den Sperrzustand bringt. Die Ladung des Kondensators C1 über den Schalter 4, den Lade- und Begrenzungswiderstand R1 und die in Flußrichtung gepolte Diode D1 erfolgt dann solange, wie der Startimpuls A andauert, was bedeutet, daß die Ladung des Kondensators C1 und entsprechend die an diesem sich aufbauende Spannung eine Funktion der Startdauer ist. Wird der Startvorgang abgebrochen, dann endet der Startimpuls A und der Ladevorgang wird unterbrochen; dies geschieht auch durch das Öffnen des Schalters 4.

Sobald dann ein weiterer Startvorgang einsetzt, wird bei geschlossenem Schalter 4 durch den neuen Startimpuls A die Ladung des Kondensators C1 wieder freigegeben; zunächst und praktisch im ersten Augenblick des erneuten Startvorgangs wird jedoch die am Kondensator C1 liegende Spannung UC abgefragt und mit der gewonnenen Information eine Bewertung der folgenden Startphase vorgenommen. Nach dem Abfragevorgang wird der Kondensator vom Rechner gesteuert entladen und auf die nächste Messung vorbereitet. Die Abfrage der Kondensatorspannung UC am Verbindungspunkt des Widerstandes R1 und der Diode D1 ist deshalb zulässig, weil im Moment des Beginns des neuen Ladevorgangs bei jedem neuen Startvorgang die Diode D1 ja leitend ist und daher die an ihrer Anode gebildete Spannung praktisch der Kondensatorspannung entspricht.

Je nach Wunsch und Auslegung der Kraftstoffeinspritzanlage kann die Löschung des Speicherinhalts am Kondensator C1 nach jedem Startvorgang vorgenommen werden, so daß immer nur der jeweils unmittelbar vorhergehende Startvorgang in seiner Dauer bei der Bewertung der nachfolgenden Startphase Berücksichtigung findet oder die Rechnerschaltung löscht den Kondensatorinhalt erst dann, wenn die Brennkraftmaschine durchläuft, was bedeutet, daß bei mehreren Startversuchen die vom Kondensator gespeicherte Spannung der Dauer aller vorhergehenden Startversuche entspricht und daher die Abfallfunktion der zugeführten Kraftstoffmenge über der Startdauer insgesamt keine Unterbrechung erfährt. Diese Lösung kann für extreme Bedingungen bevorzugt sein.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zur Verbesserung des Kaltstartverhaltens von Brennkraftmaschinen mit elektrischer, durch ein elektronisches Steuergerät gesteuerter, auf digitaler Grundlage arbeitender Kraftstoffeinspritzanlage, mit einem Kondensator als analogem Speicher, einem eine Diode aufweisenden Entkopplungsnetzwerk für die spannungslose Phase und mit Abfragemitteln, die zu Beginn jedes Wiedereinschaltens zunächst zur Einbeziehung in den Funktionsablauf eine der Dauer der vorhergehenden Einschaltphase entsprechende Zeitinformation erfassen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (C1) der mit der Kathode der Diode (D1) verbunden ist, über die Diode (D1), deren Anode mit einem Widerstand (R1) in Verbindung steht und über einen Schalter (4) an Versorgungsspannung (UB) liegt, daß der Verbindungspunkt zwischen Diode (D1) und Widerstand (R1), sowohl mit der Anode einer weiteren Diode (D2) verbunden ist und über diese Diode (D2) mit einem Startsignal (A) beaufschlagbar ist, als auch mit dem Eingang eines Analog-Digital-Wandlers (2) in Verbindung steht, der das Steuergerät (3) mit einem digitalen Anfangswert entsprechend der Dauer des oder der vorhergehenden Startvorgänge beliefert.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entladeeinrichtung (T) parallel zum Kondensator (C1) geschaltet und vom Steuergerät (3) nach Abfrage durch den Analog-Digital-Wandler (2) zur Entladung des Kondensators (C1) ansteuerbar ist.






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