DE4437336A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine gemäß den Oberbegriffen der unab­ hängigen Ansprüche.

Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung ist aus der DE-OS 41 08 639 bekannt. Dort wird ein Verfahren und ei­ ne Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, ins­ besondere einer Dieselbrennkraftmaschine, beschrieben. Mit­ tels wenigstens eines Magnetventils wird der Beginn und das Ende der Kraftstoffzumessung festgelegt. Eine erste Steuer­ einheit gibt abhängig von verschiedenen Größen ein Kraft­ stoffmengensignal vor. Eine zweite Steuereinheit bestimmt ausgehend von dem Kraftstoffmengensignal und weiteren Größen eine Ansteuerdauer für das Magnetventil.

Bei der Verarbeitung der verschiedenen Signale oder bei der Übertragung der Signale zwischen den beiden Steuereinheiten können Fehler auftreten, die zu einer Signalverfälschung führen.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfah­ ren und einer Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftma­ schine der eingangs genannten Art auftretende Fehler zu er­ kennen. Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen An­ sprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Aus der DE-OS 41 33 268 ist eine Vorrichtung zur Steuerung der Antriebsleistung eines Fahrzeugs bekannt. Diese Vorrich­ tung umfaßt eine erste Steuereinheit zur Steuerung der ein­ zuspritzenden Kraftstoffmenge und eine zweite Steuereinheit zur Steuerung der Drosselklappenstellung. Desweiteren ist eine Meßeinrichtung zur Erfassung beispielsweise der Dreh­ zahl des Fahrzeugs vorgesehen, wobei diese Meßeinrichtung wenigstens zwei zueinander redundante Sensoren umfaßt. Die erste Steuereinheit wertet das Signal des ersten Sensors und die zweite Steuereinheit das Ausgangssignal eines weiteren Sensors der Meßeinrichtung aus. Die beiden Signale werden von einer der Steuereinheiten auf Plausibilität überprüft.

Mittels dieser Vorrichtung ist lediglich die Überprüfung der Sensorsignale bzw. des Sensors möglich. Ein Fehler im Be­ reich der Steuereinheit bzw. bei der Signalübertragung zwi­ schen den Steuereinheiten kann mit dieser Einrichtung nicht erkannt werden.

Vorteile der Erfindung

Mittels der beschriebenen Vorgehensweise ist eine einfache kostengünstige Fehlererkennung möglich.

Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbil­ dungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekenn­ zeichnet.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung einer ersten Ausfüh­ rungsform und Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung einer weiteren Ausführungsform.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren am Beispiel einer selbstzündenden Brennkraftmaschine beschrieben. Die Erfindung ist aber nicht auf selbstzündende Brennkraftmaschinen beschränkt. Sie kann auch bei anderen Typen von Brennkraftmaschinen eingesetzt werden.

In Fig. 1 sind die wesentlichen Elemente der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung dargestellt. Mit 100 ist eine Brennkraft­ maschine bezeichnet. Ein Stellglied 110 legt die in die Brennkraftmaschine 100 einzuspritzende Kraftstoffmenge fest. Eine erste Steuereinheit 130 überwacht sich selbst auf ord­ nungsgemäße Funktion. Die Steuereinheit 130 beaufschlagt ei­ ne zweite Steuereinheit 120 mit einem Signal QK. Neben die­ sem Signal QK können noch weitere Signale von der Steuerein­ heit 130 zur zweiten Steuereinheit 120 übertragen werden. Diese Signale sind nicht dargestellt. Die zweite Steuerein­ heit 120 beaufschlagt das Stellglied 110 mit entsprechenden Ansteuersignalen AD.

Vorzugsweise ist das Stellglied als Magnetventil realisiert. Die Ansteuersignale für das Magnetventil legen den Beginn und das Ende der Kraftstoffzumessung in die Brennkraftma­ schine 100 fest. Als Stellglied sind auch andere Realisie­ rungen denkbar. So kann beispielsweise das Stellglied als Regelstange oder als Verstellhebel einer Dieseleinspritzpum­ pe realisiert sein. Im folgenden wird ein Ausführungsbei­ spiel beschrieben, bei dem das Stellglied als Magnetventil realisiert ist.

Die zweite Steuereinheit 120 umfaßt unter anderem eine An­ steuereinrichtung 125, die über ein Umschaltmittel 170 mit dem Magnetventil 110 verbunden ist. Das Umschaltmittel 170 kann sowohl von der ersten Steuereinheit 130 als auch von der zweiten Steuereinheit 120 mit einem Signal MAB beauf­ schlagt werden. Liegt dieses Signal MAB vor, so beaufschlagt das Umschaltmittel 170 das Magnetventil mit einem solchen Signal MAB, daß die Kraftstoffzumessung unterbunden wird. Vorzugsweise wird durch das Umschaltmittel 170 das Magnet­ ventil 110 stromlos geschaltet, damit keine Kraftstoffzumes­ sung mehr erfolgt. Dies ergibt den Vorteil, daß auch bei ei­ nem Defekt in der Steuereinheit 120 ein sicheres Abschalten der Brennkraftmaschine möglich ist.

Ferner ist diese Ansteuereinrichtung 125 mit der ersten Steuereinheit über eine Eingangs- und eine Ausgangsleitung verbunden. Ferner steht die zweite Steuereinheit 120 mit ei­ nem ersten Sensor 165 in Verbindung, der ein Drehzahlsignal NNW liefert.

Die erste und die zweite Steuereinrichtung sind vorzugsweise mittels eines sogenannten CAN-Bus miteinander verbunden. Sie tauschen über diese Schnittstelle die beschriebenen Signale aus.

Bei der ersten Steuereinrichtung 130 handelt es sich vor­ zugsweise um ein sogenanntes Motorsteuergerät, das brenn­ kraftmaschinenspezifische Daten berechnet. Dieses Steuerge­ rät berechnet beispielsweise ausgehend von der Fahrpedal­ stellung, der Drehzahl und Umgebungsbedingungen eine Mengen­ größe, die der einzuspritzenden Kraftstoffmenge entspricht. Ferner gibt das Steuergerät 130 die Winkelstellung der Kur­ belwelle, bei der die Einspritzung beginnen soll.

Die zweite Steuereinheit 120 wird üblicherweise als Pumpen­ steuergerät bezeichnet. Diese Steuereinrichtung 120 setzt die motorspezifischen Daten in pumpenspezifische Signale um, um die Kraftstoffpumpe anzusteuern.

Der erster Sensor 165 tastet ein Impulsrad 160 ab, das vor­ zugsweise auf der Nockenwelle angeordnet ist. Das Impulsrad auf der Nockenwelle umfaßt zahlreiche Markierungen, die bei­ spielsweise in einem Abstand von drei Grad angeordnet sind.

Die erste Steuereinrichtung 130 umfaßt unter anderem eine Mengenvorgabe 135, die mit der Ansteuereinrichtung 125 in Verbindung steht. Desweiteren umfaßt sie eine Fehlererken­ nungseinrichtung 140, die Signale von der Mengenvorgabe 135 und der Ansteuereinrichtung 125 erhält. Die Fehlererken­ nungseinrichtung 140 umfaßt unter anderem einen ersten Feh­ lerspeicher 141 und einen zweiten Fehlerspeicher 142.

Desweiteren beaufschlagt ein zweiter Sensor 155 die erste Steuereinrichtung 130 mit einem weiteren Drehzahlsignal NKW. Dieser Sensor 155 tastet ein Impulsrad 150 ab, das vorzugs­ weise auf der Kurbelwelle angeordnet ist.

Das Signal des Sensors 165 wird von der zweiten Steuerein­ richtung 120 ausgewertet und ferner zu der ersten Steuerein­ richtung weitergeleitet. Dort gelangt sie zur Fehlerüberwa­ chung 140. Dort wird das erste Drehzahlsignal NNW und das zweite Drehzahlsignal NKW der Fehlerauswertung 140 zuge­ führt.

Diese Einrichtung arbeitet nun wie folgt. Die Mengenvorgabe 135 berechnet ausgehend von verschiedenen nicht dargestell­ ten Sensorsignalen, wie beispielsweise der Fahrpedalstellung und der Drehzahl, die mittels des zweiten Sensors 155 erfaßt wird, eine Kraftstoffmengengröße, die auch als Kraftstoff­ mengensignal QK bezeichnet wird. Dieses Kraftstoffmengen­ signal QK übermittelt die erste Steuereinrichtung 130 an die zweite Steuereinrichtung 120, wo dieses Signal zur Ansteuer­ stufe 125 gelangt.

Die Ansteuerstufe 125 berechnet ausgehend von dem Kraft­ stoffmengensignal QK, sowie einem nicht dargestellten För­ derbeginnsignal, dem zweiten Drehzahlsignal NNW sowie ggf. weiteren Signalen eine Stellgröße, die auch als Ansteuer­ signal zur Beaufschlagung des Magnetventils bezeichnet wird. Im wesentlichen bestimmt die Ansteuereinrichtung 125 ein Signal, das den Beginn der Kraftstoffzumessung festlegt und ein Signal, das das Ende der Kraftstoffzumessung festlegt. Die Zeitdauer zwischen dem Beginn und dem Ende der Kraft­ stoffzumessung wird als Ansteuerdauer AD bezeichnet.

Die Ansteuersignale, die den Einspritzbeginn und das Ende der Kraftstoffzumessung festlegen, werden bei bestimmten Stellungen der Nockenwelle 160 ausgelöst.

Die erste Steuereinheit 130 umfaßt zusätzlich eine Fehlerer­ kennung 140, die verschiedene Signale miteinander auf Plau­ sibilität vergleicht.

So wird der Fehlererkennung 140 beispielsweise das Kraft­ stoffmengensignal QK der Mengenvorgabe 135 und die Ansteuer­ dauer AD der Ansteuereinrichtung 125 zugeführt. Erkennt die Fehlererkennung 140, daß diese beiden Signale nicht plausi­ bel zueinander sind, so wird ein erster Fehlerzähler 141 er­ höht.

Desweiteren vergleicht die Fehlererkennung 140 die mittels der Sensoren 155 und 165 gemessene Drehzahl der Kurbel- und der Nockenwelle miteinander. Weichen diesen beiden Werte um mehr als einen Schwellwert voneinander ab, so wird ebenfalls auf Fehler erkannt und ein zweiter Fehlerzähler 142 um einen bestimmten Wert, vorzugsweise um den Wert 1 erhöht. Über­ schreitet einer der beiden Fehlerzähler einen bestimmten Schwellwert, so ist davon auszugehen, daß ein Fehler im Be­ reich eines der beiden Steuergeräte bzw. auf der Signalüber­ tragungsleitung vorliegt. In diesem Fall wird die Ein­ spritzung unterbunden. Dies erfolgt dadurch, daß die Um­ schalteinrichtung 170 mit einem entsprechenden Signal zur Unterbindung der Kraftstoffzufuhr angesteuert wird.

Die Funktionsweise der Fehlerüberwachung 140 ist in Fig. 2 und 3 detaillierter dargestellt.

In Fig. 2 ist die Überprüfung des Kraftstoffmengen- und des Ansteuerdauersignals AD dargestellt. In einem ersten Schritt 200 wird ein erster Fehlerzähler FZ1 auf 0 gesetzt. An­ schließend in Schritt 210 wird das Kraftstoffmengensignal QK ermittelt. Im anschließenden Schritt 220 wird das Ansteuer­ dauersignal von der Ansteuereinrichtung 125 ermittelt. Die Abfrage 230 überprüft, ob das Kraftstoffmengensignal 0 ist, das bedeutet, daß momentan kein Kraftstoff eingespritzt wer­ den soll. Ist dies nicht der Fall, so setzt das Programm mit Schritt 210 fort.

Andernfalls überprüft die Abfrage 240, ob die Ansteuerdauer AD kleiner oder gleich als ein Schwellwert SW1 ist. Dieser Schwellwert SW1 liegt bei sehr kleinen Ansteuerdauern, ins­ besondere nimmt er den Wert Null an. Ist dies der Fall, so liegt kein Fehler vor. In diesem Fall wird in Schritt 245 der Fehlerzähler FZ1 um einen konstanten Wert vorzugsweise um 1 verringert. Der Inhalt des Fehlerzählers FZ1 wird nur so lange verringert, bis er den Wert Null annimmt. Anschlie­ ßend folgt wieder Schritt 210.

Ist die Ansteuerdauer größer als der Schwellwert, das heißt, es würde eine signifikante Kraftstoffmenge bei dieser An­ steuerung eingespritzt, so wird in Schritt 250 der erste Fehlerzähler FZ1 um eine Konstante vorzugsweise um 1 erhöht. Die Abfrage 260 überprüft, ob der Fehlerzähler FZ1 größer als ein Fehlerschwellwert SFZ1 ist. Ist dies nicht der Fall, so folgt Schritt 210, andernfalls wird im Schritt 270 auf Fehler erkannt, und die Brennkraftmaschine durch unterbre­ chen der Kraftstoffzufuhr außer Betrieb gesetzt.

Die Konstanten um die der Fehlerzähler erhöht bzw. verrin­ gert werden können, müssen aber nicht die gleichen Werte be­ sitzen.

In Fig. 3 ist die Überprüfung der Drehzahlsignale darge­ stellt. In einem ersten Schritt 300 wird der zweite Fehler­ zähler FZ2 zu 0 gesetzt. Im Schritt 310 wird die Nockenwel­ lendrehzahl NNW mittels des Sensors 165 erfaßt, dies erfolgt vorzugsweise durch die Steuereinheit 120, und zur Fehlerer­ kennung 140 übertragen. Im Schritt 320 wird die Kurbelwel­ lendrehzahl NKW mittels des Sensors 155 ermittelt.

Im Schritt 330 wird die Differenz zwischen der doppelten Nockenwellendrehzahl NNW und der Kurbelwellendrehzahl NKW bestimmt. Die Abfrage 340 überprüft, ob der Betrag dieser Differenz kleiner als ein Schwellwert SW2 ist. Ist dies der Fall, das heißt, daß die Drehzahlwerte nahezu gleich sind, so wird in Schritt 345 der Fehlerzähler FZ2 um einen kon­ stanten Wert vorzugsweise um 1 verringert. Der Inhalt des Fehlerzählers FZ2 wird nur so lange verringert, bis er den Wert Null annimmt. Anschließend setzt das Programm mit Schritt 310 fort.

Ist die Differenz größer als der Schwellwert, d. h. die bei­ den Drehzahlwerte weichen mehr als ein Toleranzwert vonein­ ander ab, so wird im Schritt 350 der zweite Fehlerzähler FZ2 um 1 erhöht. Die Abfrage 360 überprüft, ob der zweite Feh­ lerzähler den zweiten Fehlerschwellwert SFZ2 überschritten hat. Ist dies nicht der Fall, so setzt das Programm mit Schritt 310 fort. Andernfalls wird in Schritt 370 auf Fehler erkannt und die Brennkraftmaschine abgeschaltet.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Fehlerzähler auf 0 zurückgesetzt werden, wenn innerhalb einer bestimmten Zeit­ spanne keine Unplausibilität aufgetreten ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der erste Fehlerschwell­ wert kleiner als der zweite Fehlerschwellwert ist.

Claims (7)

1. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, insbe­ sondere einer Dieselbrennkraftmaschine, mit wenigstens einem mengenbestimmenden Stellglied, wobei eine erste Steuerein­ heit abhängig von ersten Größen eine Kraftstoffmengengröße (QK) vorgibt und eine zweite Steuereinheit ausgehend von der Kraftstoffmengengröße und weiteren Größen eine Stellgröße für das Stellglied bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Steuereinheit die Stellgröße an die erste Steuerein­ heit zurückmeldet, und die erste Steuereinheit die Stellgrö­ ße und die Kraftstoffmengengröße miteinander auf eine Un­ plausibilität vergleicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Unplausibilität erkannt wird, wenn die Kraftstoffmen­ gengröße eine Nullmenge anzeigt und eine Ansteuerdauer AD eines mengenbestimmenden Magnetventils größer als ein Schwellwert ist.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß bei einer Unplausibilität ein er­ ster Fehlerzähler erhöht wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die erste Steuereinheit einen er­ sten Drehzahlwert mißt und die zweite Steuereinheit einen zweiten Drehzahlwert mißt, und daß eine Unplausibilität er­ kannt und ein zweiter Fehlerzähler erhöht wird, wenn die beiden Drehzahlwerte um mehr als einen Schwellwert voneinan­ der abweichen.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Einspritzung unterbunden wird, wenn der erste Fehlerzähler einen ersten Schwellwert und/oder der zweite Fehlerzähler einen zweiten Schwellwert übersteigt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der erste Fehlerschwellwert klei­ ner als der zweite Fehlerschwellwert ist.

7. Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, ins­ besondere einer Dieselbrennkraftmaschine, mit wenigstens ei­ nem mengenbestimmenden Stellglied, wobei eine erste Steuer­ einheit abhängig von ersten Größen eine Kraftstoffmengengrö­ ße vorgibt und eine zweite Steuereinheit ausgehend von der Kraftstoffmengengröße und weiteren Größen eine Stellgröße für das Stellglied bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Steuereinheit die Stellgröße an die erste Steuerein­ heit zurückmeldet, und die erste Steuereinheit die Stellgrö­ ße und die Kraftstoffmengengröße miteinander auf Fehler ver­ gleicht.