DE4440564C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine gemäß den Oberbegrif­ fen der unabhängigen Ansprüche.

Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung zur Steue­ rung einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer selbstzün­ denden Brennkraftmaschine ist aus der DE-OS 33 07 833 be­ kannt. Die dort beschriebene Einrichtung umfaßt erste Mittel zu Abgaben eines ersten Signal, das aus einer Abfolge von mehreren Impulsen besteht. Die Impulse entsprechen einer be­ stimmten Winkelstellung einer mit der Brennkraftmaschine ge­ koppelten Welle. Desweiteren sind Mittel vorgesehen, die ein zweites Signal erzeugen, das einen bestimmten Zeitpunkt des Motorzykluses anzeigt. Diese Signale werden von einer Steu­ ereinheit verarbeitet.

Insbesondere in Kraftfahrzeugen treten verschiedene Störim­ pulse auf, die von den auszuwertenden Signalen unterschieden werden müssen. Bei bekannten Einrichtungen ist vorgesehen, daß innerhalb einer bestimmten Zeitspanne auftretende Impulse als unzulässig verworfen werden. Desweiteren kann der Fall eintreten, daß anhand einer Plausibilitätskontrolle ein Impuls als unzulässig erkannt und ein Notfahrbetrieb einge­ leitet wird.

Die DE 42 27 113 A1 beschreibt ein Verfahren zur Fehlererkennung bei der Auswertung der Ausgangssignale eines Drehzahlsensors. Zur Fehlererkennung wird der Abstand zweier aufeinander folgender Inkrementdurchlaufzeiten ausgewertet. Durch Vergleich des Quotienten der Durchlaufzeiten mit den Schwellenwerten wird auf Unplausibilitäten, auf Fehler oder eine Lücke der Inkremente erkannt. Ein Vergleich mit einem zweiten Signal, das einen bestimmten Zeitpunkt des Motorzyklus anzeigt, zeigt diese Entgegenhaltung nicht.

Die DE 43 02 810 beschreibt ebenfalls ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine. Dort werden ebenfalls verschiedene Signale auf Unplausibilität überprüft. Ausgehend von diesen Unplausibilitäten wird nur dann eine Notfahrmaßnahme eingeleitet, wenn gleichzeitig die Drehzahl ansteigt. Auch diese Schrift zeigt nicht, dass die Signale eines Inkrementrades mit den Signalen eines Impulsrades verglichen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfah­ ren und einer Vorrichtung zur Steuerung der Brennkraftma­ schine Störsignale sicher von Nutzsignalen zu unterscheiden.

Mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ist es möglich, si­ cher zwischen Nutz- und Störsignalen zu unterscheiden. Da­ durch kann ein Abschalten oder ein Notfahrbetrieb der Vor­ richtung vermieden werden. Vorteilhafte und zweckmäßige Aus­ gestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert. Es zeigen die Fig. 1 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 2 verschiedene auftretende Signale und Fig. 3 ein Flußdiagramm der erfindungsgemäßen Vorgehensweise.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels. Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung am Beispiel einer selbstzünden­ den Brennkraftmaschine beschrieben. Die Erfindung ist aber nicht auf selbstzündende Brennkraftmaschinen beschränkt. Sie kann auch bei anderen Typen von Brennkraftmaschinen eingesetzt werden. In diesem Fall müssen entsprechende Elemente ausgetauscht werden.

In Fig. 1 sind die wesentlichen Elemente der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung als Blockdiagramm dargestellt. Mit 100 ist eine Brennkraftmaschine, insbesondere eine selbstzündende Brennkraftmaschine bezeichnet. An der Kurbelwelle und/oder an der Nockenwelle der Brennkraftmaschine ist ein Impulsrad 110 angeordnet. Dieses Impulsrad umfaßt eine Vielzahl von Markierungen. Ein Sensor 115 tastet das Impulsrad ab und liefert ein impulsförmiges Signal N an einen Interruptein­ gang 141 einer Steuereinheit 140. Jeweils zwei aufeinander folgende Impulse definieren ein Segment.

Die Steuereinheit 140 beaufschlagt eine Kraftstoffzumeßein­ richtung 120 mit einem Signal QK. Die Kraftstoffzumeßein­ richtung 120 mißt der Brennkraftmaschine 100 über eine nicht dargestellte Einspritzdüse Kraftstoff zu. Ein an der Ein­ spritzdüse angeordneter Sensor 130 liefert ein Signal SB an einen Interrupteingang 141 der Steuereinheit 140, das einen bestimmten Zeitpunkt des Motorzykluses, insbesondere den Be­ ginn der Kraftstoffzumessung anzeigt.

Die Steuereinheit 140 empfängt Signale von weiteren Sensoren 150. Hierbei handelt es sich beispielsweise um ein Signal, das die Fahrpedalstellung anzeigt.

Diese Einrichtung arbeitet nun wie folgt. Ausgehend von den verschiedenen erfaßten Signalen berechnet die Steuereinheit 140 ein Signal QK zur Beaufschlagung der Kraftstoffzumeßein­ richtung 120. Der Sensor 130 liefert vorzugsweise ein Signal, das den Zeitpunkt angibt, bei dem die Verbrennung in diesem Zylinder beginnt. Vorzugsweise wird hierzu ein Nadel­ bewegungsfühler eingesetzt. Der Sensor 115 liefert eine Abfolge von wenigstens zwei Impulsen pro Umdrehung der Brenn­ kraftmaschine. Vorzugsweise liefert der Sensor 115 je Motor­ umdrehung genau Z-Impulse. Hierbei entspricht Z der Zylin­ derzahl Z der Brennkraftmaschine. Diese Impulse lösen am In­ terrupteingang 142 der Steuereinheit Drehzahl-Interrupts aus.

Der Nadelbewegungsfühler 130 ist lediglich an einem Zylinder angebracht. Er liefert also nur nach jeder zweiten Motorum­ drehung einen Impuls, der am Interrupteingang 141 der Steu­ ereinheit einen Nadelbewegungsfühler-Interrupt auslöst.

Betrachtet man nun beispielsweise einen Sechszylindermotor, so müssen zwischen zwei Nadelbewegungsfühler-Interrupts im­ mer zwölf Drehzahl-Interrupts auftreten. Tritt bereits bei einer kleineren Zahl von Drehzahl-Interrupts ein Nadelbewe­ gungsfühler-Interrupt auf, so wird üblicherweise auf einen defekten Nadelbewegungsfühler 130 erkannt.

Der Sensor 115 kann auch so ausgestaltet sein, daß er Im­ pulse mit einem wesentlich kleineren Winkelabstand vorgibt.

Um die Belastung der Steuereinheit durch Nadelbewegungsfüh­ ler-Interrupts zu minimieren, wird wie folgt vorgegangen. Die Drehzahl-Interrupts werden gezählt, nur wenn zwischen dem zwölften Drehzahl-Interrupt und vor dem dreizehnten Drehzahl-Interrupt, bzw. dem ersten Drehzahl-Interrupt, ein Nadelbewegungsfühler-Interrupt auftritt, wird dieser weiter­ verarbeitet. Alle anderen am Nadelbewegungsfühler-Interrupt- Eingang ankommenden Signale werden als Störer ausgeblendet.

Möglicherweise auftretende Störimpulse können nur in dem Segment zwischen dem zwölften und dem dreizehnten Drehzahl- Interrupt einen Nadelbewegungsfühler-Interrupt auslösen, da nur in diesem Segment der Nadelbewegungsfühler-Interrupt- Eingang freigegeben ist. Nach zwölf gezählten Drehzahl-In­ terrupts wird der Drehzahl-Interruptzähler wieder zurückge­ setzt.

Mittels der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ist es möglich das Intervall, innerhalb dem ein Impuls als zulässig erkannt wird, unabhängig von der Drehzahl optimal zu wählen. Die An­ passung an unterschiedliche Drehzahlen erfordert keinen zu­ sätzlichen Aufwand, beispielsweise an Rechenleistung.

Zur Verdeutlichung sind die verschiedenen Signale in Fig. 2 über der Zeit t aufgetragen. In der ersten Zeile sind mit senkrechter Linie die auftretenden Nadelbewegungsfühler-In­ terrupts (NBF) mit senkrechten durchgezogenen Linien einge­ zeichnet. In der zweiten Zeile sind ebenfalls mit senkrech­ ten Linien die Drehzahl-Interrupts aufgezeichnet, deren Numerierung in der dritten Zeile aufgetragen ist. In der vierten Zeile ist der Zeitraum markiert, in dem der Inter­ rupt-Eingang des Nadelbewegungsfühlerssignals freigegeben ist. In der fünften Zeile ist der Zeitraum eines vollständi­ gen Motorzyklusses bzw. zweier Motorumdrehungen aufgetragen.

Der Nadelbewegungsfühler-Interrupt tritt immer zwischen dem zwölften und dem ersten Drehzahl-Interrupt auf. Zwischen diesen Zeitpunkten ist auch der Nadelbewegungsfühler-Inter­ rupt-Eingang freigegeben. Die übrige Zeit wird kein Nadelbe­ wegungsfühler-Interrupt-Signal weiterverarbeitet.

Zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise dient das Flußdiagramm der Fig. 3.

Im Schritt 300 wird die Funktion aktiviert. Dies erfolgt vorzugsweise nachdem die sogenannte Startabwurfdrehzahl überschritten wird. Zu diesem Zeitpunkt wird auch die Spritzbeginnregelung aktiviert. Anschließend wird in Schritt 310 der Drehzahl-Interrupt-Zähler NZ auf 0 gesetzt. Bei je­ dem Auftreten eines Drehzahl-Interrupts wird jeweils in Schritt 320 der Drehzahl-Interrupt-Zähler um 1 erhöht. Die sich anschließende Abfrage 330 überprüft, ob der Inhalt NZ des Drehzahl-Interrupt-Zählers größer als 11 ist. Ist dies nicht der Fall, so folgt wieder Programmschritt 320.

Ist der Inhalt des Zählers größer 11, so wird in Schritt 340 der Nadelbewegungsfühler-Interrupt-Eingang freigegeben. An­ schließend wird in Schritt 350 der Drehzahl-Interrupt-Zähler NZ auf 0 zurückgesetzt. Bei Auftreten des nächsten Drehzahl- Interrupts wird in Schritt 360 der Nadelbewegungsfühler-In­ terrupt-Eingang wieder gesperrt und anschließend in Schritt 320 der Drehzahl-Interrupt-Zähler um 1 erhöht.

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise wurde am Beispiel einer Sechszylinderbrennkraftmaschine beschrieben. Bei einer Brennkraftmaschine mit entsprechender Zylinderzahl Z bzw. einer anderen Impulszahl der Drehzahl-Interrupt-Signale, ist der Schwellwert der Abfrage 330 entsprechend zu wählen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn in Schritt 300 überprüft wird, ob eine Signalabfolge bestehend aus zwölf Drehzahlim­ pulsen und einem sich anschließenden Nadelbewegungsfühlerim­ puls mehrmals auftritt. Vorzugsweise wird überprüft ob diese Signalfolge dreimal auftritt. Erst wenn diese Bedingung er­ füllt ist, läuft das Programm, das in Fig. 3 dargestellt ist, ab. Hierdurch kann sichergestellt werden, daß der erste Nadelbewegungsfühlerimpuls ein Störimpuls war. Vorteilhaft ist es, daß nicht versehentlich ein Störimpuls als erster Nadelbewegungsfühlerimpuls verwendet wird.

Eine weitere besonders vorteilhafte Möglichkeit ist in Fig. 3 gestrichelt eingezeichnet. Hierbei wird mittels einer Ab­ frage 370 überprüft, ob vor dem zwölften Drehzahl-Interrupt zusätzlich noch ein Synchronisationsimpuls S auftritt. Bei dieser Ausgestaltung ist in einem definierten Winkel nach einer Markierung auf dem Impulsrad 110 eine zusätzliche Syn­ chronisationsmarkierung angebracht. Diese Synchronisations­ markierung ist vorzugsweise in dem Drehzahlsegment vor dem Segment angebracht, in welchem der richtige Nadelbewegungs­ fühlerimpuls auftritt.

Bei der als Beispiel dargestellten Sechszylinderbrennkraft­ maschine ist dies zwischen dem elften und zwölften Drehzahl- Interrupt. Ist das Impulsrad auf der Kurbelwelle angeordnet, so erscheint auch ein Synchronisationsimpuls zwischen dem fünften und sechsten Drehzahl-Interrupt, der aber nicht be­ rücksichtigt wird.

Diese Synchronisationsmarken sind in Fig. 2 in der ersten Zeile gestrichelt eingetragen. Bei dieser Ausführungsform wird der Nadelbewegungsfühler-Interrupt-Eingang nur dann freigegeben, wenn ein Synchronisationsimpuls auftritt und bei dem nächsten Drehzahl-Interrupt der Drehzahl-Interrupt- Zähler auf zwölf erhöht wird.

Mittels dieser erfindungsgemäßen Vorgehensweise, wird die Ausblendzeit, in der keine Nadelbewegungs-Interrupts zuge­ lassen werden, drehzahlabhängig verändert. Damit können über den gesamten Drehzahlbereich Störimpulse gleich gut ausge­ blendet werden. Damit wird der Bereich zwischen Ausblend­ zeitende und dem nächsten Nadelbewegungsfühler-Interrupt für Störer sehr klein. Wenn in dieser Zeitspanne Störer auftre­ ten, werden sie durch den nachfolgenden Regler ausgeregelt oder die Einrichtung erkennt aufgrund der bleibenden Regelabweichung auf Fehler und leitet entsprechende Maßnahmen ein.

Bei der besonders vorteilhaften Ausführungsform mit einer zusätzlichen Synchronisationsmarke kann die Synchronisation im Startvorgang vereinfacht werden.

Claims (9)

1. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, insbe­ sondere einer selbstzündenden Brennkraftmaschine, mit ersten Mitteln zur Vorgabe eines ersten Signals, das aus einer Ab­ folge von Impulsen besteht, mit zweiten Mitteln, die ein zweites Signal erzeugen, das einen bevorzugten Zeitpunkt des Motorzyklusses kennzeichnet, sowie einer Steuereinheit, die diese Signale verarbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Signal nur dann als zulässig erkannt wird, wenn das zweite Signal zwischen zwei vorgebbaren Impulsen des ersten Signals auftritt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem bevorzugten Zeitpunkt des Motorzykluses um den Beginn der Kraftstoffeinspritzung und/oder den Beginn der Verbrennung in einen Zylinder handelt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die ersten Mittel pro Motorumdre­ hung Z-Impulse erzeugen, wobei Z der Zylinderzahl der Brenn­ kraftmaschine entspricht.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das zweite Signal nur dann einen Interrupt auslöst, wenn das zweite Signal zwischen zwei be­ stimmten Impulsen des ersten Signals auftritt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das zweite Signal erstmals als zu­ lässig erkannt wird, wenn eine Signalabfolge bestehend aus einer bestimmten Anzahl von Impulsen des ersten Signals und dem sich anschließenden zweiten Signal wenigstens einmal auftritt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß überprüft, ob zusätzlich noch ein Synchronisationsimpuls auftritt.

7. Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, ins­ besondere einer selbstzündenden Brennkraftmaschine, mit er­ sten Mitteln zur Vorgabe eines ersten Signals, das aus einer Abfolge von Impulsen besteht, mit zweiten Mitteln, die ein zweites Signal erzeugen, das einen bevorzugten Zeitpunkt des Motorzykluses kennzeichnet, sowie einer Steuereinheit, die diese Signale verarbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß Mit­ tel vorgesehen sind, die das zweite Signal nur dann als zu­ lässig erkennen, wenn das zweite Signal zwischen zwei vor­ gebbaren Impulsen des ersten Signals auftritt.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die ersten Mittel als Sensor aus­ gebildet sind, der auf der Kurbelwelle und/oder auf der Nockenwelle angebrachte Markierungen abtastet und pro Mar­ kierung einen Impuls erzeugt.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß es sich bei dem zweiten Mittel um einen Nadelbewegungsfühler handelt.