DE10203766A1 - Electronic control device for diesel engines, is designed for use with all types of industrial and motor vehicle diesel engines and is able to process and manage a whole range of engine parameters and functions - Google Patents
Electronic control device for diesel engines, is designed for use with all types of industrial and motor vehicle diesel engines and is able to process and manage a whole range of engine parameters and functionsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine elektronische Regeleinrichtung zur Steuerung verschiedener Parameter/Funktionen einer ein- oder mehrzylindrigen, selbstzündenden Brennkraftmaschine, wobei dem jeweiligen Brennraum mittels eines von einem Einspritzpumpenelement beschickten Kraftstoffeinspritzventils Kraftstoff zuführbar ist, wobei das Einspritzpumpenelement einen Pumpenplunger aufweist, der von einer Regelstange zur Verstellung der Fördermenge verdrehbar ist und die Regelstange von einem mittels eines die elektronische Regeleinrichtung beinhaltenden Steuergerätes angesteuerten Stellglied beherrscht wird und wobei das Steuergerät mit brennkraftmaschinenseitigen Sensoren, Gebern sowie Stellgliedern und mit einsatzabhängigen Gebern und/oder Anzeigen und/oder Bedienelementen und/oder Stellgliedern über Ein- und Ausgänge verbunden ist. The invention relates to an electronic control device for Control of various parameters / functions of a single or multi-cylinder, self-igniting internal combustion engine, the respective combustion chamber by means of an injection pump element charged fuel injector fuel can be supplied, wherein the injection pump element has a pump plunger which of a control rod for adjusting the flow rate is rotatable and the control rod of one by means of an electronic Controlled control device containing control device Actuator is mastered and the control unit with internal combustion engine sensors, sensors and actuators and with mission-dependent sensors and / or displays and / or Control elements and / or actuators connected via inputs and outputs is.
Eine derartige elektronische Regeleinrichtung ist aus dem Bosch- Fachbuch "Dieselmotor-Management" 2. Auflage, 1998, ISBN 3-528- 03873-X, Seiten 198-209 bekannt. Die in diesem Fachbuch beschriebene elektronische Regeleinrichtung beinhaltet und verarbeitet eine Vielzahl von Parametern und Funktionen und ist mit verschiedenen Sensoren, Gebern und Stellgliedern verbindbar. Eingesetzt wird diese elektronische Regeleinrichtung bei Fahrzeugbrennkraftmaschinen. Such an electronic control device is from the Bosch Technical book "Diesel engine management" 2nd edition, 1998, ISBN 3-528- 03873-X, pages 198-209. The ones in this textbook electronic control device described contains and processed a variety of parameters and functions and is with various sensors, sensors and actuators can be connected. Is used this electronic control device Vehicle internal combustion engines.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische
Regeleinrichtung zur Steuerung verschiedener Parameter/Funktionen
einer selbstzündenden Brennkraftmaschine bereitzustellen, die
universell bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Steuergerät universell
zur Anwendung an Industriebrennkraftmaschinen und
Fahrzeugbrennkraftmaschinen ausgelegt ist und abhängig von der
Konfiguration bei allen Brennkraftmaschinen folgende Parameter/Funktionen
verarbeitet und /oder verwaltet werden können:
- a) Drehzahlregelung
- b) Sollwertvorgabe
- c) Drehmomentbegrenzung
- d) Abregelverhalten (P-Grad)
- e) Brennkraftmaschinenstart/-stop
- f) Überwachungs- und Signal-Ausgabelunktion
- g) LDA-Funktion
- h) Temperaturabhängige Startsteuerung
- i) Höhenkorrektur
- j) Kraftstoffvolumenkorrektur
- k) Notlauf
- l) Ansteuerung von Kaltstarthilfseinrichtungen
- m) Datenkommunikation
- n) Ausgabe von Fehler-Blinkcodes
- o) Bedarfswartung,
- a) eine Brennkraftmaschinenbremse
- b) eine Geschwindigkeitsbegrenzung des Fahrzeuges,
- a) spezielle Sollwert-Vorgabe für Aggregatanwendungen.
- a) Speed control
- b) Setpoint specification
- c) torque limitation
- d) regulation behavior (P-degree)
- e) engine start / stop
- f) Monitoring and signal output function
- g) LDA function
- h) Temperature-dependent start control
- i) Height correction
- j) fuel volume correction
- k) limp home
- l) activation of cold start auxiliary devices
- m) data communication
- n) Output of error blink codes
- o) demand maintenance,
- a) an engine brake
- b) a speed limit of the vehicle,
- a) Special setpoint specification for aggregate applications.
Durch diese Ausbildung ist eine elektronische Regeleinrichtung geschaffen, die universell bei Brennkraftmaschinen unabhängig von deren Einsatzart für alle Arten von Fahrzeuganwendungen, zu denen beispielsweise Landtechnikanwendungen (Traktoren, Mähdrescher) sowie Baumaschinenanwendungen (Bagger) oder Industrieanwendungen, zu denen beispielweise Aggregatanwendungen (Stromaggregate, Pumpaggregate) sowie nichtselbstfahrende Baumaschinenanwendungen (Rüttelplatten) gehören, einsetzbar ist. Dabei ist es zudem so, dass verschiedene Parameter/Funktionen, die bei allen Anwendungen genutzt werden, je nach Anwendung unterschiedlich ausgelegt sind. This training is an electronic control device created that are universal in internal combustion engines regardless of their type of use for all types of vehicle applications to which for example agricultural technology applications (tractors, combine harvesters) as well as construction machine applications (excavators) or Industrial applications, for example aggregate applications (Generator sets, pump sets) as well as non-self-propelled Construction machine applications (vibrating plates) belong, can be used. It is also so that different parameters / functions that are common to all Applications are used, depending on the application are designed.
Die Drehzahlregelung ist als Alldrehzahl-, Leerlauf-/Enddrehzahl oder Festdrehzahlregler ausgelegt. Die Regelcharakteristik ist wahlweise während des Betriebes umschaltbar. Die Momentandrehzahl kann eingefroren werden, der Festdrehzahlregler kann zur Netzsynchronisation oder Lastverteilung ausgelegt sein und es kann eine Schondrehzahl eingestellt werden. The speed control is as all-speed, idle / final speed or Fixed speed controller designed. The control characteristic is optional switchable during operation. The current speed can be frozen, the fixed speed controller can be used Network synchronization or load distribution can be designed and it can be Gentle speed can be set.
Die Sollwertvorgabe erfolgt durch Pedalwertgeber und/oder Handgas, ein externes Spannungssignal (0-5 Volt), einen CAN-Bus (Fremdelektronik), ein festes Drehzahlsignal (Aggregatbetrieb), Pulsweitenmodulation (PWM), Tipptastbetrieb auf/ab (digital), oder eine andere optimale Anpassung an unterschiedliche Applikationen. The setpoint is specified by pedal value transmitter and / or hand throttle, an external voltage signal (0-5 volts), a CAN bus (External electronics), a fixed speed signal (genset operation), Pulse width modulation (PWM), touch key operation up / down (digital), or another optimal adaptation to different applications.
Bei der Drehmomentbegrenzung sind bis zu 3 Dachkurven einstellbar, wobei dies im Rahmen der Motorgrenzen unabhängig voneinander erfolgen kann. With the torque limitation there are up to 3 roof curves adjustable, which is independent within the limits of the engine can be done from each other.
Das Abregelverhalten (P-Grad) kann konstant, variabel oder umschaltbar von 0-80% zur Anpassung an die Applikation eingestellt werden. Es kann auch während des Brennkraftmaschinenlaufs in eingestellten Grenzen über die CAN-Schnittstelle zur Optimierung des Maschinenverhaltens vorgegeben werden. The regulation behavior (P-degree) can be constant, variable or switchable from 0-80% to adapt to the application become. It can also be in while the engine is running set limits via the CAN interface to optimize the Machine behavior.
Der Brennkraftmaschinenstart/-stop kann durch das Steuerglied oder aber durch einen zusätzlichen Abstellmagneten erfolgen. The engine start / stop can be by the control element or but done by an additional stop magnet.
Die Überwachungs- und Signal-Ausgabefunktion beinhaltet die Kühlmitteltemperatur, den Öldruck, die Ladelufttemperatur und die Kraftstofftemperatur. Bei Überschreiten bzw. Unterschreiten bestimmter Grenzwerte (Kühlmittel ca. 90°C, Ladelufttemperatur ca. 70°C) erfolgt eine Fehleranzeige und/oder eine Leistungsreduktion bzw. eine Brennkraftmaschinenabstellung nach entsprechender Vorgabe. Die Brennkraftmaschinenabstellung erfolgt nach Überschreiten einer Vorwarnzeit. Es werden auch die Füllstände (Kühlmittelstand und Ölstand) überwacht. Bei Unterschreitung von Grenzwerten erfolgt je nach Konfiguration eine Warnung, eine Leistungsreduktion und/oder Abstellung. The monitoring and signal output function includes the Coolant temperature, oil pressure, charge air temperature and Fuel temperature. If certain values are exceeded or undershot Limit values (coolant approx. 90 ° C, charge air temperature approx. 70 ° C) occur an error display and / or a power reduction or one Internal combustion engine shutdown according to the relevant specification. The Engine shutdown takes place after exceeding one Warning time. The fill levels (coolant level and Oil level) monitored. If the limit values are not reached, after configuration a warning, a reduction in performance and / or Secondment.
Die LDA-Funktion beinhaltet eine Rauchbegrenzung durch ladeluftdruck- und/oder -temperaturabhängige Begrenzung der Verstellgeschwindigkeit der Einspritzung. Die temperaturabhängige Startsteuerung betrifft die Verbesserung der Startfähigkeit, insbesondere einen brennkraftmaschinenschonenden Kaltstart ohne Rauchstoß, sowie eine Anpassung der Leerlaufdrehzahl zur Optimierung des Brennkraftmaschinenlaufs. The LDA function includes smoke limitation through charge air pressure and / or temperature-dependent limitation of Injection adjustment speed. The temperature dependent Start control concerns the improvement of the starting ability, in particular one Engine-friendly cold start without smoke burst, as well an adjustment of the idle speed to optimize the Engine run.
Die Höhenkorrektur betrifft einen Brennkraftmaschinenschutz aufgrund geringer Luftdichte. The height correction relates to engine protection due to low air density.
Die Kraftstoffvolumenkorrektur ist zur Kompensation von Leistungsverlust aufgrund von Kraftstoffaufheizung ausgelegt. Dabei erfolgt eine Kompensation von Leistungsverlust aufgrund von Kraftstoffaufheizung. Ab einer bestimmten (beispielsweise ca. 33°C) Kraftstofftemperatur stellt sich ein zunehmender Leistungsverlust durch die Ausdehnung des Kraftstoffs bis zur Dampfblasenbildung bei hoher (beispielsweise ca. 75°C) Kraftstofftemperatur ein. Dieser Leistungsverlust wird durch Mehreinspritzung ausgeglichen. The fuel volume correction is to compensate for Power loss due to fuel heating designed. This is done compensation of power loss due to Fuel heating. Above a certain (e.g. approx. 33 ° C) An increasing loss of performance arises due to the fuel temperature Expansion of the fuel up to the formation of vapor bubbles at high (e.g. approx. 75 ° C) fuel temperature. This Loss of performance is compensated for by multiple injection.
Die Notlauffunktion betrifft einen Notbetrieb der Brennkraftmaschine bei Ausfall des Sollwertsignals (beispielsweise durch das Fahrpedal), des Ladeluftdrucksensors, des Fahrgeschwindigkeitssignals oder die CAN-Schnittstelle. The emergency running function relates to an emergency operation of the internal combustion engine if the setpoint signal fails (for example, using the accelerator pedal), the charge air pressure sensor, the vehicle speed signal or the CAN interface.
Die Ansteuerung von Kaltstarthilfseinrichtungen ermöglicht den Entfall zusätzlicher Steuergeräte, wobei wahlweise Heizflansch, Glühkerzen oder eine Flammstartanlage angesteuert werden können. The control of cold start auxiliary devices enables Elimination of additional control units, with optional heating flange, Glow plugs or a flame start system can be controlled.
Die Datenkommunikation enthält Schnittstellen zur Diagnose und Programmierung der elektronischen Flegeleinrichtung. Über die serielle Diagnoseschnittstelle können mit Hilfe eines über ein Interface angeschlossenen PCs und einer Diagnosesoftware je nach Zugangsberechtigung Messwerte, Fehlermeldungen und andere Parameter angezeigt und eingestellt werden. Ferner können neue Steuergeräte programmiert werden. The data communication contains interfaces for diagnosis and Programming the electronic flail device. About the serial diagnostic interface can be done with the help of a Interface connected PCs and diagnostic software depending on Access authorization measured values, error messages and others Parameters are displayed and set. Furthermore, new ones Control units can be programmed.
Die Ausgabe von Fehlerblinkcodes vereinfacht die Fehlerdiagnose. Mit der Diagnosetaste werden die anstehenden Fehler als bevorzugt dreistelliger Blinkcode mit einer Anzahl-Variation der unterschiedlich langen dreistelligen Codes (kurz, lang, kurz) ausgegeben. The output of error blink codes simplifies error diagnosis. The pending errors are preferred with the diagnostic button three-digit blink code with a number variation of the different long three-digit codes (short, long, short).
Die AGR-Funktion (Abgasrückführung) steuert die der Verbrennungsluft zugemischte Abgasmenge zur Reduzierung der Schadstoffe im Abgas in Abhängigkeit von Drehzahl, Last, Brennkraftmaschinenzustand, Ladeluftdruck und Brennkraftmaschinentemperatur. The EGR function (exhaust gas recirculation) controls that of the Amount of exhaust gas mixed with combustion air to reduce pollutants in the exhaust gas depending on speed, load, Engine condition, charge air pressure, and engine temperature.
Zur Reduzierung der Betriebskosten wird der Ölzustand in Abhängigkeit des Brennkraftmaschinenlastkollektivs, des Brennkraftmaschinenbetriebs, der Parameter, der Anzahl von Brennkraftmaschinenstarts und Brennkraftmaschinenkaltstarts bewertet und bei Bedarf ein Wartungssignal (Bedarfswartung) generiert. Zusätzlich werden Informationen über den Ölzustand sowie die Restlaufzeit bis zur nächsten Wartung über die Systemschnittstellen zur Verfügung gestellt. To reduce the operating costs, the oil condition in Dependence of the engine load collective, the Internal combustion engine operation, the parameters, the number of Engine starts and engine cold starts rated and on demand Maintenance signal (on-demand maintenance) generated. In addition Information about the oil condition and the remaining time until the next one Maintenance provided through the system interfaces.
Bei Fahrzeugbrennkraftmaschinen wird von der elektronischen Regeleinrichtung zusätzlich eine Brennkraftmaschinenbremse angesteuert und es erfolgt bei Ausfall eines Geschwindigkeits-Signals eine Geschwindigkeitsbegrenzung des Fahrzeuges. Die Geschwindigkeitsbegrenzung erfolgt durch eine Reduzierung der Einspritzmenge. Beim Ausfall des Geschwindigkeitssignals wird die Maximal- Geschwindigkeit durch Reduzierung der Max-Drehzahl begrenzt. In vehicle internal combustion engines, the electronic Control device additionally an internal combustion engine brake controlled and if a speed signal fails, a Speed limit of the vehicle. The The speed is limited by reducing the injection quantity. If the speed signal fails, the maximum Speed limited by reducing the max speed.
Bei Einsatz in Industriebrennkraftmaschinen erfolgt eine spezielle Sollwert-Vorgabe für Aggregat-Anwendungen. Dabei erfolgt die Sollwert-Vorgabe intern (feste Drehzahl) über Parameter, die kundenspezifisch bzw. einsatzspezifisch festgelegt werden. When used in industrial internal combustion engines, there is a special one Setpoint specification for aggregate applications. The Setpoint specification internally (fixed speed) via parameters that customer-specific or application-specific.
Die in Weiterbildung der Erfindung vorgesehenen verschiedenen Varianten der Drehzahlregelung je nach Verwendung als Fahrzeugbrennkraftmaschine oder Industriebrennkraftmaschine betreffen bei Industrieanwendungen einen sogenannten Aggregate-Regler mit einstellbarem Drehzahlbereich, wobei ohne Last die Drehzahl im Drehzahlbereich verstellt werden kann. Bei einem Aggregat für Netzsynchronisation oder Lastverteilung kann die variable Drehzahl im Drehzahlbereich verstellt werden. Bei einem Aggregate-Regler mit einstellbarer Drehzahl und umschaltbarer Schondrehzahl darf das Aggregat im Festdrehzahlmodus für eine Schondrehzahl ohne Belastung, im variablen Modus zur Netzzuschaltung oder zur Parallelschaltung benutzt werden. Die bei der Fahrzeugbrennkraftmaschine übliche Alldrehzahlregelung ist im Wesentlichen schon vorher erläutert worden. Die Reglerparameter werden zur Optimierung des Reglerverhaltens drehzahlabhängig, fast- und temperaturabhängig gesteuert. The various provided in development of the invention Variants of the speed control depending on the use as Vehicle internal combustion engine or industrial internal combustion engine relate to Industrial applications using a so-called aggregate controller adjustable speed range, the speed in the Speed range can be adjusted. With an aggregate for Mains synchronization or load distribution can the variable speed in Speed range can be adjusted. With an aggregate controller with adjustable speed and switchable slow speed may do that Unit in fixed speed mode for a gentle speed without Load, in variable mode for network connection or for Parallel connection can be used. The one in the vehicle internal combustion engine The usual all-speed control is essentially already before have been explained. The controller parameters are used to optimize the Controller behavior is speed-dependent, almost dependent on temperature controlled.
In Weiterbildung der Erfindung sind zur Einstellung der Brennkraftmaschinenleistung und des gewünschten Drehmomentverlaufs drei Dachkurven in der Regeleinrichtung abgespeichert, die jeweils die maximale Einspritzmenge/Hub festlegen, von denen eine wählbar ist. Die Dachkurven sind jeweils als Kennlinie mit dreizehn frei wählbaren Drehzahlstützpunkten realisiert. In a further development of the invention, the Engine power and the desired torque curve three Roof curves are stored in the control device, each of which Set maximum injection quantity / stroke, one of which can be selected. The roof curves are each a characteristic curve with thirteen freely selectable Speed bases realized.
In Weiterbildung der Erfindung ist neben dem ersten Fehlerspeicher, der von autorisiertem Bedienpersonal gelesen und gelöscht werden kann, nachdem der Fehler behoben ist, ein zweiter, unabhängiger Fehlerspeicher vorhanden, der eine Spiegelung des ersten Fehlerspeichers beinhaltet und nur für besonders berechtigtes Bedienpersonal zugänglich und löschbar ist. In a development of the invention, in addition to the first fault memory, which are read and deleted by authorized operating personnel can, after the error is fixed, a second, independent Error memory available, which is a reflection of the first Error memory contains and only for particularly authorized Operating personnel is accessible and can be deleted.
Bei der in Weiterbildung erfolgenden Erfassung des Lastkollektivs ist ein Betriebsstundenzähler vorhanden, mit dem die Brennkraftmaschinenbetriebsstunden bevorzugt in neun Bereichen den jeweiligen Last- und Drehzahlbereichen zugeordnet werden. When recording the load spectrum in continuing education an operating hours counter with which the Internal combustion engine operating hours prefer the respective load in nine areas and speed ranges are assigned.
Weiterhin erfolgt eine automatische Erkennung und Ansteuerung von verschiedenen Stellgliedern, so dass ohne spezielle Einstellungen unterschiedliche Stellglieder verbaut werden können. Zudem kann eine temperaturabhängige, drehzahlabhängige und lastabhängige (adaptive) Steuerung der Reglerparameter erfolgen. Darüber hinaus ist ein Austausch und eine Aktualisierung der Betriebssoftware des Steuergerätes über ein Diagnosegerät unter Sicherstellung der Kompatibilität von der Betriebssoftware mit den Konfigurationsdaten möglich. Furthermore, automatic detection and control of different actuators so that without special settings different actuators can be installed. It can also a temperature-dependent, speed-dependent and load-dependent (Adaptive) control of the controller parameters. Furthermore is an exchange and an update of the operating software of the Control unit via a diagnostic device while ensuring the Compatibility of the operating software with the configuration data possible.
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Publications (1)
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