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Dokumentenidentifikation DE3004822C2 23.02.1989
Titel Verfahren zum Ein- und Ausschalten einer Kraftstoffpumpe für eine Brennkraftmaschine und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Anmelder Robert Bosch GmbH, 7000 Stuttgart, DE
Erfinder Seebald, Lutz, 7141 Möglingen, DE;
Schmuck, Erwin, 7050 Waiblingen, DE
DE-Anmeldedatum 09.02.1980
DE-Aktenzeichen 3004822
Offenlegungstag 15.10.1981
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 23.02.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.02.1989
IPC-Hauptklasse F02D 41/04

Beschreibung[de]
Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ein- und Ausschalten einer Kraftstoffpumpe für eine Brennkraftmaschine und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Äußerste Startbereitschaft sowie schnelle Verfügbarkeit einer Brennkraftmaschine sind heute selbstverständliche Forderungen an jeden Fahrzeughersteller. Dies bedeutet, daß eine Brennkraftmaschine problemlos und möglichst schnell nach Betätigung des Anlaßschalters anspringen muß. Einer der Gründe für die Startschwierigkeiten mancher Brennkraftmaschinen ist die zu Beginn mangelhafte Kraftstoffzufuhr zum jeweiligen Kraftstoffmeßorgan. Sie wird verursacht durch irgendwelche Leckverluste oder Dampfblasen.

Um unmittelbar zu Beginn des Startvorganges genügend Kraftstoff zur Verfügung zu stellen, wurde bereits vorgeschlagen, die Kraftstoffpumpe kurzzeitig vor Beginn des eigentlichen Startvorganges, z. B. beim Hineinstecken des Zündschlüssels in das Zündschloß, kurzzeitig in Betrieb zu nehmen. Es leuchtet ein, daß auch diese Betriebsart eine gewisse Verzögerung beim Anlaßvorgang nicht verhindern kann und somit eine optimale Lösung des Problems auch nicht sicherstellt.

Aus der DE-OS 25 03 704 ist weiter eine Sicherheitsschaltung für eine mit Kraftstoffeinspritzung arbeitende Brennkraftmaschine bekannt, bei der die an Minuspotential liegende Seite der Erregerwicklung eines Wechselkontaktrelais unter Entfall des Luftmengenmesserkontaktes mit der Ausgangsklemme für die Ladekontrolleuchte am Generator verbunden ist. Hierdurch soll eine Abschaltung der elektrischen Kraftstoffpumpe bei Stillstand der Brennkraftmaschine unter allen Umständen gewährleistet sein.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Ein- und Ausschalten einer Kraftstoffpumpe anzugeben, die ein sofortiges Anspringen der Brennkraftmaschine ermöglichen.

Dabei zielt die Erfindung nicht darauf ab, die Wirkung der gerade bei Hochleistungsmotoren entstehenden Dampfblasen in den Kraftstoffleitungen zu vermindern, sondern es ist das Ziel der Erfindung, diese Dampfblasen erst gar nicht auftreten zu lassen.

Vorteile der Erfindung

Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die Einrichtung zum Ein- und Ausschalten einer Kraftstoffpumpe für eine Brennkraftmaschine wird sichergestellt, daß Kraftstoffdampfblasen in den Kraftstoffleitungen wenn überhaupt, so doch nur in vernachlässigbarem Umfang auftreten können. Diese Dampfblasen entstehen in der Regel im Anschluß an das Abschalten der Brennkraftmaschine und somit im Anschluß an das Abschalten der Kraftstoffpumpe, wenn nämlich der Druck in den Leitungen aufgrund irgendwelcher Leckagen abfällt und den Kraftstoffdampfdruck bei den jeweiligen Temperaturen unterschreitet.

Selbstverständlich muß die Sicherheit der gesamten Kraftstoffversorgungsanlage an erster Stelle stehen, was mit Merkmalen erreicht wird, die unter anderem in den Unteransprüchen enthalten sind.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden beschrieben und näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung für einmaligen Kraftstoffpumpennachlauf,

Fig. 2 Diagramme bezüglich der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung von Fig. 1,

Fig. 3 stellt ein Flußdiagramm einer Pumpensteuerschaltung für mehrmaligen Nachlauf dar,

Fig. 4 ein entsprechendes Zeitdiagramm und schließlich

Fig. 5 eine Realisierungsmöglichkeit einer nach dem Flußdiagramm von Fig. 3 arbeitenden Pumpennachlaufsteuerung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt eine Kraftstoffpumpensteuerung für einen einmaligen Nachlauf der Pumpe, um den Druck in den Kraftstoffleitungen zumindest für eine bestimmte Zeitdauer, solange die Kraftstofftemperatur in den Leitungen >85°C ist, über dem Kraftstoffdampfdruck zu halten. Dabei ist die Art der Kraftstoffzumessung zweitrangig, so daß die Einrichtung sowohl bei gesteuerten Vergaser- als auch bei Kraftstoffeinspritzanlagen Verwendung finden kann. Aus Sicherheitsgründen muß bei den Pumpennachlaufsteuerschaltungen Vorsorge getroffen werden, daß nur bei einem ordnungsgemäßen Abschalten der Brennkraftmaschine der Kraftstoffdruck hochgehalten wird, so daß nicht z. B. im Zusammenhang mit einem Unfall und dadurch ausgelöstem Abstellen der Brennkraftmaschine die Kraftstoffpumpe weiterarbeitet.

Ferner empfiehlt sich die Überwachung des Druckabfalls in der Kraftstoffleitung sowie der Zeitdauer des Pumpennachlaufs.

Fig. 1 zeigt ein einfaches Beispiel einer Kraftstoffpumpennachlaufsteuerung für einen einmaligen Nachlauf.

Mit 10 ist eine Plusleitung bezeichnet, die unabhängig von der Zündschalterstellung fortlaufend mit dem Pluspol der nicht näher dargestellten Stromquelle des Fahrzeugs verbunden ist. Diese Plusleitung 10 versorgt über einen bei niedrigen Temperaturen geöffneten Thermoschalter 11 und einen Widerstand 12 eine Spannungsversorgungsleitung 13, zwischen der und einer Masseleitung 14 ein Pumpenrelais 15 in Reihe zu einer Darlington-Transistoranordnung 16 liegt. Das Pumpenrelais 15 steuert einen Kontaktsatz 17, der einen Anschlußpunkt 18 für die Kraftstoffpumpe mit der Plusleitung 13 zusammenschalten kann. Überbrückt ist das Pumpenrelais 15 mittels einer Freilaufdiode 19. Von der Verbindungsstelle von Thermoschalter 11 und Widerstand 12 führt eine Reihenschaltung von Druckschalter 20 und Widerstand 21 zum ersten Eingang eines NAND- Gatters 22. Wesentlich ist dabei, daß der Druckschalter 20 unterhalb eines vorbestimmten Drucks geschlossen ist.

Eine Leitung 23 wird mit einem Signal von einem nicht näher dargestellten Zündschalter beaufschlagt. Sie führt über ein Negationsglied 24 zum zweiten Eingang des NAND-Gatters 22 und zu einem ersten Eingang eines weiteren NAND-Gatters 25. Dieses zuletzt genannte NAND-Gatter 25 bildet zusammen mit einem weiteren NAND-Gatter 26 eine bistabile Kippstufe, wobei das NAND-Gatter 25 ausgangsseitig mit einem der Eingänge des Gatters 26 verknüpft ist und umgekehrt der Ausgang dieses NAND-Gatters 26 zum zweiten Eingang des Gatters 25 geführt ist. Während der zweite Eingang dieses NAND-Gatters 26 am Ausgang des Gatters 22 angeschlossen ist, führt ausgangsseitig eine Leitung 27 über ein Zeitglied 28 zum Transistorschalter 16. Im einfachsten Fall besteht das Zeitglied 28 aus einer Reihenschaltung von Kondensator 29 und Widerstand 30. Es empfiehlt sich, sämtliche Eingangs- und Betriebspotentiale der Schaltungsanordnung gegen Störungen abzusichern, z. B. mittels Kondensator- und Zenerdiodenanordnungen.

Erklärt wird der Gegenstand von Fig. 1 zweckmäßigerweise anhand der in Fig. 2 dargestellten Diagramme. Dabei zeigt Fig. 2a den über der Zeit aufgetragenen Druckverlauf in der Kraftstoffleitung kurz vor und nach dem Pumpennachlauf und Fig. 2b ein Zeitdiagramm bezüglich der Pumpensteuerung.

Nach Fig. 2a soll die Pumpe einmal dann erneut eingeschaltet werden, wenn bei noch heißer Brennkraftmaschine der Kraftstoffdruck einen bestimmten Wert - in diesem Fall sind es 2 bar - unterschreitet. Der Pumpennachlauf bewirkt dann eine erneute Druckerhöhung. Hinsichtlich der Dimensionierung der einzelnen Werte ist darauf zu achten, daß diese einmalige Nachlaufzeit und damit die einmalige Druckerhöhung nach Möglichkeit eine Kraftstoffblasenbildung verhindert. Im einzelnen funktioniert die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 wie folgt.

Wird die Brennkraftmaschine bei hoher Temperatur abgeschaltet, dann ist der Temperaturschalter 11 geschlossen und der Druckschalter 20 infolge des noch hohen Kraftstoffdrucks geöffnet. Gleichzeitig fehlt das Signal vom Zündschalter auf der Leitung 23, so daß ausgangsseitig des Inverters 24 ein logisches Eins-Signal anliegt. Bei geöffnetem Druckschalter 20 liegt somit das Ausgangspotential des NAND-Gatters 22 auf hohem Potential. Bei diesen Signalverhältnissen an Inverter 24 und NAND-Gatter 22 liegt das Ausgangssignal des NAND-Gatters 26 auf Null. Infolgedessen ist auch das Zeitglied 28 nicht getriggert und die nachfolgende Transistorschalteinrichtung 16 sperrt. Dies hat wiederum zur Folge, daß das Relais 15 nicht anzieht und somit am Pumpenanschlußpunkt 18 kein positives Signal auftritt.

Sinkt der Kraftstoffdruck entsprechend Fig. 2a bei hoher Temperatur ab und erreicht den Schaltschwellwert, dann schließt der Druckschalter 20 und infolgedessen sinkt das Ausgangssignal des NAND-Gatters 22 auf Null ab. Dies hat einen Potentialanstieg am Ausgang des NAND-Gatters 26 zur Folge, das Zeitglied 28 wird getriggert und schaltet die Transistorschalteinrichtung 16 für eine vorgegebene Zeitdauer entsprechend der Darstellung 2b ein. Der nun einsetzende Druckanstieg öffnet den Schalter 20 wieder, so daß das Ausgangspotential des NAND-Gatters 22 ansteigt. Eine Auswirkung auf das Signalverhältnis des NAND-Gatters 26 besitzt dies jedoch nicht. Infolgedessen wird auch das Zeitglied 28 nicht neu getriggert und nach Ablauf der Standzeit dieses Zeitgliedes 28 bleibt die Pumpennachlaufschaltung blockiert.

Im Hinblick auf die geforderte Sicherheit z. B. im Falle eines Unfalls muß dafür Sorge getragen werden, daß die Pumpennachlaufschaltung bei eingeschalteter Zündung nicht arbeiten kann. Beispielsweise könnte nämlich infolge eines Bruchs der Kraftstoffleitung der Druckschalter 20 schließen und somit eine Situation für den gewünschten Pumpennachlauf signalisieren. Der Gegenstand von Fig. 1 sieht somit Mittel vor, mit denen der Pumpennachlauf nur während ausgeschalteter Zündung möglich ist. Dazu dient der Inverter 24 in Verbindung mit den nachfolgenden NAND- Gattern 22 und 25. Liegt auf der Zündungssignalleitung 23 nämlich ein positives Signal, dann tritt ausgangsseitig des Inverters 24 ein Null-Signal auf, so daß unabhängig von der Druckschalterstellung das NAND-Gatter 22 ein logisches Eins-Signal abgibt. Das NAND-Gatter 26 steuert seinen Ausgang jedoch nur dann auf ein hohes Potential, wenn eingangsseitig ein Potentialwechsel von Eins nach Null auftritt. Infolgedessen wird bei eingeschalteter Zündung das Zeitglied 28 nie getriggert und somit auch kein Pumpennachlauf ausgelöst.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Einfachversion einer Pumpennachlaufschaltungsanordnung führt je nach Kraftstoffversorgungsanlage und Einsatzgebiet der Brennkraftmaschine nicht immer zum gewünschten Ergebnis, so daß ein einmaliger Nachlauf eine Kraftstoffdampfblasenbildung nicht zu verhindern vermag. In diesem Fall empfiehlt sich ein mehrmaliger Kraftstoffpumpennachlauf. Die entsprechende Schaltungsanordnung muß in ihrer Funktionsweise sicher arbeiten und somit die in Fig. 3 aufgezeigten Bedingungen erfüllen.

Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm bei mehrmaligem Pumpennachlauf, wobei 35 eine Temperaturschwelle, 36 eine Kraftstoffdruckschwelle und 37 eine Kraftstoffgradientenschwelle angibt. Je nachdem, ob und welche Schwellwerte erreicht werden, wird der Pumpennachlauf entweder freigegeben oder gesperrt. Im Fall des Pumpennachlaufs muß die Motorentemperatur über z. B. 70°C und der Kraftstoffdruck unterhalb z. B. 2,5 bar liegen, ferner muß der Gradient kleiner als z. B. 1,1 bar/30 Sekunden betragen.

Fig. 4 zeigt Impulsdiagramme für die nach dem Ablaufdiagramm von Fig. 3 arbeitende Pumpennachlaufschaltungsanordnung. In Fig. 4a ist der Druck über der Zeit aufgetragen, wobei mit unterschiedlicher Linienführung unterschiedliche Druckgradienten gezeichnet sind. Fig. 4b zeigt Pumpenansteuersignale bzw. schräg schraffiert einen Bereich, in dem der Pumpennachlauf blockiert ist, Fig. 4c zeigt schließlich eine Überwachungszeit im Anschluß an das Ende des ersten Pumpennachlaufs, während der das Drucksignal nicht mehr auftreten darf, wenn ein erneuter Pumpennachlauf stattfinden soll.

Realisiert wird die gewünschte Pumpennachlaufsteuerung mittels der Schaltungsanordnung nach Fig. 5.

Hauptmerkmale des Gegenstandes von Fig. 5 sind zwei als Zeitglieder beschaltete J-K-Flipflops 40 und 41. Dabei ist der Triggereingang des Flipflops 40 mit dem Widerstand 21 nach dem Druckschalter 20 gekoppelt und steht gleichzeitig über eine Parallelschaltung von Kondensator 42, Zenerdiode 43 von Widerstand 44 mit Masse in Verbindung. Während der K-Eingang unmittelbar an Masse angeschlossen ist, führt eine Leitung 45 vom J-Eingang zur Plus-Spannungsleitung 13. Im Hinblick auf die gewünschte Funktion des Flipflops 40 als Zeitglied steht der Q -Ausgang über ein Tiefpaßfilter aus einem Widerstand 46 und einem Kondensator 47 mit dem Reset-Eingang des Flipflops in Verbindung. Des weiteren ist der Q-Ausgang zu einem ersten Eingang eines NAND-Gatters 50 geführt. Es ist ausgangsseitig mit dem Triggereingang des zweiten Flipflops 41 verbunden und außerdem steht es über einen Inverter 52 und einen Widerstand 53 mit dem Steuereingang der Schalteinrichtung 16 in Verbindung. Der K-Eingang des Flipflops 41 liegt an Masse und der J-Eingang unmittelbar an der Plusleitung 13. Ein Setzeingang des Flipflops 41 ist über einen Kondensator 55 an der Plusleitung 13 angeschlossen und außerdem liegt er über einen Widerstand 56 an Masse. Zur Realisierung des Zeitgliedes führt vom Q-Ausgang des Flipflops 41 eine Parallelschaltung eines Widerstandes 57 und einer Reihenschaltung von Widerstand 58 und Diode 59 zu einem an Masse liegenden Kondensator 60, der wiederum über zwei Verzögerungsglieder 61 und 62 mit dem Rücksetzeingang des Flipflops in Verbindung steht. Schließlich existiert noch eine Verbindungsleitung vom -Ausgang des Flipflops 41 zum zweiten Eingang des NAND-Gatters 50.

Wesentlich ist nun, daß bei hoher Temperatur und damit geschlossenem Temperaturschalter 11 das Signal am Q-Ausgang des Flipflops 40 nur für eine durch das Zeitglied 46, 47 bestimmte Zeitdauer im Anschluß an ein Schließen des Druckschalters 20 auf hohes Potential geschaltet wird und anschließend aufgrund des automatisch erzeugten Rücksetzsignals wieder auf Null absinkt. Mit diesem J-K-Flipflop 40 in der angegebenen Beschaltung wird somit das aus Fig. 4b ersichtliche Pumpennachlaufsignal gebildet.

Zu Beginn des Betriebs der Brennkraftmaschine wird die Temperaturschwelle des Schalters 11 irgendwann dann erreicht und somit wird auch das Flipflop 41 gesetzt. Das aufgrund dieses Setzens auftretende positive Signal am Q-Ausgang wird jedoch nach Ablauf der durch die Verzögerungsglieder 61 und 62 bestimmten Zeitdauer wieder zurückgesetzt. Infolgedessen liegt am zweiten Eingang des NAND- Gatters 50 während des Normalbetriebs der Brennkraftmaschine fortlaufend ein logisches Eins-Signal an, so daß bei einem Signalwechsel von Null nach Eins am ersten Eingang dieses Gatters das Ausgangspotential absinkt und damit einem Nachlauf bewirkt. Die beiden Verzögerungsglieder 61 und 62 bestimmen die Überwachungszeit nach Fig. 4c, und die Beschaltung des zweiten Flipflops 41 sowie des NAND-Gatters 50 sorgt dafür, daß bei einem erneuten positiven Signal am Q-Ausgang des Flipflops 40 innerhalb der Überwachungszeit ein Pumpennachlauf nicht mehr stattfindet. Dies deshalb, weil das NAND-Gatter 50 von Flipflop 41 über den -Ausgang mit Signal 0 angesteuert wird. Die Pumpe kann den Druck nicht aufbauen (p < 2,5 bar), weil sie nicht angesteuert wird und somit steht nach Ablauf der Nachlaufzeit am Clockeingang von Flipflop 40 ein Dauersignal an, welches kein weiteres Umschalten mehr ermöglicht (Q von Flipflop 40 bleibt auf Null).

Welche der beiden angegebenen Schaltungsanordnungen nach den Fig. 1 oder 5 zum Einsatz kommt, ist eine Frage der individuellen Anpassung an gegebene Werte. Wesentlich ist lediglich, daß ein relativ hoher Kraftstoffdruck für die Zeitdauer gewählt wird, während der die Brennkraftmaschine noch nicht genügend abgekühlt ist, um einer Kraftstoffdampfblasenbildung vorzubeugen. Dann ist auch gewährleistet, daß die Brennkraftmaschine bezüglich der Kraftstoffversorgung sofort startbereit ist.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Ein- und Ausschalten einer Kraftstoffpumpe für eine Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine die Kraftstoffpumpe für eine vorgegebene Dauer einer Nachlaufzeit eingeschaltet wird, wenn die Temperatur (θMot) der Brennkraftmaschine einen vorbestimmten Wert übersteigt und zugleich der Kraftstoffdruck (p) in einer Kraftstoffleitung einen vorgegebenen Wert unterschreitet.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffpumpe für die Dauer der Nachlaufzeit eingeschaltet wird, wenn während einer sich an die letzte Nachlaufzeit anschließenden Überwachungszeit die Temperatur (θMot) den vorbestimmten Wert übersteigt und zugleich der Kraftstoffdruck (p) den vorbestimmten Wert unterschreitet und zugleich der Druckabfall des Kraftstoffdrucks (dp/dt) einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als vorbestimmter Wert für die Temperatur (θMot) ein Wert von etwa 75°C und als vorgegebener Wert für den Kraftstoffdruck (p) 2,5 bar vorgesehen sind.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als vorgegebene Dauer der Nachlaufzeit der Kraftstoffpumpe zwei bis drei Sekunden und als Überwachungszeit ein Zeitraum von etwa 30 Sekunden vorgesehen werden.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltzustand des Zündschalters überprüft wird und daß die Kraftstoffpumpe nur bei ausgeschalteter Zündung zu einem Nachlauf eingeschaltet wird.
  6. 6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einer Kraftstoffpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (11) zur Erfassung der Temperatur der Brennkraftmaschine, Mittel (20) zur Erfassung des Druckes in der Kraftstoffleitung und Mittel (15, 17) zur Ansteuerung der Kraftstoffpumpe in Abhängigkeit von der Temperatur (θMot) der Brennkraftmaschine und dem Druck (p) in der Kraftstoffleitung vorgesehen sind.
  7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Erfassung der Temperatur (θMot) ein Thermoschalter (11) und als Mittel zur Erfassung des Drucks ein Druckschalter (20) vorgesehen ist.
  8. 8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (24, 25) zur Überwachung der Schaltstellung des Zündschalters und Mittel (20) zur Überwachung des Druckabfalls (dp/dt) vorgesehen sind.






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