DE19637395C1 - Verfahren und Einrichtung zur Steuerung der einer Brennkraftmaschine zuzuführenden Kraftstoffmenge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der einer Brennkraftmaschine zuzuführenden Kraftstoffmenge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine entsprechende Steuereinrichtung.

Bisher wurde die einer Brennkraftmaschine zuzuführende Kraft­ stoffmenge auf der Grundlage eines gewünschten Betriebsver­ haltens der Brennkraftmaschine ermittelt. Dabei wurde die Rußgrenze eines Dieselmotors durch ein stationär ermitteltes Kennfeld festgelegt, dem noch ein Drehmomentbegrenzungskenn­ feld überlagert sein konnte.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Vorgehensweise nicht immer einen optimalen Betrieb der Brennkraftmaschine ermög­ licht. Insbesondere beim Beschleunigen wurde ein Rußen der Brennkraftmaschine festgestellt.

Aus "Diesel-Einspritzung für weniger Emissionen bei Nutzfahr­ zeugmotoren", Seher, MTZ, Sonderheft Motor und Umwelt 1992, Seite 31, ist ein Verfahren zur Bestimmung der einer Brenn­ kraftmaschine zuzuführenden Kraftstoffmenge im Rahmen einer elektronischen Dieseleinspritzung bekannt, bei der über Kenn­ felder eine zulässige Kraftstoffmenge für eine Rauchbegren­ zung ermittelt wird. Das Kennfeld ist abhängig von der Dreh­ zahl, dem Ladedruck, der Ansauglufttemperatur und der Kraft­ stofftemperatur. Die Rauchbegrenzung wird im gesamten Be­ triebsbereich des Motors durchgeführt, wobei zwischen statio­ närem und instationärem Betrieb unterschieden wird.

Aus dem Artikel "Die neuen Vierventil-Dieselmotoren von Mer­ cedes-Benz", Horst Behnke, MZT, 54, 1993, Seite 490 ist eine elektronische Dieselregelung und -einspritzung beschrieben, bei der die Vollasteinspritzmenge für einen rauchfreien Mo­ torbetrieb durch eine Begrenzung auf das minimal zulässige Luft-/Kraftstoff-Verhältnis gewährleistet wird. Dazu ist ein Rauchkennfeld vorgesehen, in dem unter Berücksichtigung des Atmosphärendruckes, der Ansauglufttemperatur und der Kraft­ stofftemperatur bei jeder Drehzahl die durch Motorprüfstands­ versuche optimierte Einspritzmasse abgelegt ist. Der statio­ näre Vollastrauch sowie Rauchstöße im instationären Betrieb werden deshalb weitgehend unterbunden.

Die Aufgabe der Erfindung beruht darin, die bekannten Verfah­ ren derart weiterzubilden, daß im instationären Betrieb die Brennkraftmaschine weitgehend rußfrei betrieben wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren bzw. eine Steuereinrichtung mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen auf besonders vorteilhafte Art und Weise gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das verstärkte Rußen beispielsweise beim Beschleunigen kann auf einen Luftmangel zurückgeführt werden. Aufgrund thermi­ scher Gegebenheiten im Brennraum ist bei einem Lastwechsel die Partikelbildung stärker. Aus diesem Grund muß in einem instationären Betriebsfall, wie er beispielsweise beim Be­ schleunigen auftritt, das Luftverhältnis (Verhältnis von Luft- zu Kraftstoffmenge) erhöht werden, um einen rußfreien Betrieb der Brennkraftmaschine zu ermöglichen. Auf der Grund­ lage des ermittelten minimalen Luftverhältnisses, bei dem ein rußfreier Betrieb der Brennkraftmaschine gesichert ist, kann dann zu jeder aktuell festgestellten Luftmasse der Grenzwert einer maximalen Kraftstoffmenge ermittelt werden, die in je­ dem Fall einen rußfreien Betrieb zuläßt. Die der Brennkraft­ maschine zuzuführende Soll-Kraftstoffmenge für ein gewünsch­ tes Betriebsverhalten wird dann auf diesen Grenzwert be­ grenzt. Liegt die Soll-Kraftstoffmenge unter dem Grenzwert, wird die Soll-Kraftstoffmenge unverändert der Brennkraftma­ schine zugeführt, liegt sie dagegen über dem Grenzwert, re­ sultiert durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise eine ent­ sprechende Verringerung der Soll-Kraftstoffmenge auf diesen Grenzwert.

Da das minimale Luftverhältnis und die Luftmasse fortlaufend ermittelt werden, kann somit stets ein rußfreier Betrieb si­ chergestellt werden.

Vorteilhafter Weise wird das minimale Luftverhältnis im in­ stationären Betrieb der Brennkraftmaschine auf der Grundlage des Ladedrucks der Brennkraftmaschine oder der Differenz zwi­ schen dem Ladedruck und dem Umgebungsdruck ermittelt. Im sta­ tionären Betrieb der Brennkraftmaschine kann dagegen das mi­ nimale Luftverhältnis auf einen vorbestimmten Wert festge­ setzt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. näher erläutert.

Die Figur dient zur Veranschaulichung eines Ausführungsbei­ spiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Zunächst wird der aktuelle Fahrpedalwert des mit der zu steu­ ernden Brennkraftmaschine ausgestatteten Fahrzeugs erfaßt und die Fahrpedalwertdifferenz durch Vergleich mit dem vorherge­ henden Fahrpedalwert ermittelt. Im Schritt 1 wird geprüft, ob die Fahrpedalwertdifferenz eine vorbestimmte Schwelle über­ schreitet. . Ist dies nicht der Fall, so wird in einem Schritt 2 die Ladedruckdifferenz zwischen dem Sollwert für den Lade­ druck und dem ermittelten Ladedruck bestimmt und im Schritt 3 geprüft, ob die Ladedruckdifferenz größer als Null ist.

Ist dies ebenfalls nicht der Fall, wird im Schritt 5 das mi­ nimale Luftverhältnis durch einen für den stationären Betrieb der Brennkraftmaschine festgelegten Stationärwert bestimmt.

Ist dagegen entweder die Ladedruckdifferenz größer als Null oder überschreitet die Fahrpedalwertdifferenz die vorbestimm­ te Schwelle (instationärer Betrieb), wird im Schritt 4 das minimale Luftverhältnis auf der Grundlage des Ladedrucks be­ stimmt. Dabei wird vom Ladedruck der ermittelte Umgebungs­ druck abgezogen, wobei das minimale Luftverhältnis für den instationären Betrieb einer Funktion dieser Differenz ent­ spricht.

In einem Schritt 6 wird dann der Grenzwert für die maximale Kraftstoffmenge für rußfreien Betrieb aus dem minimalen Luft­ verhältnis und der aktuell ermittelten Luftmasse bestimmt.

Ferner wird in einem Schritt 7 aus dem momentanen Fahrpedal­ wert und der Drehzahl n eine gewünschte Soll-Kraftstoffmenge ermittelt.

Da die Soll-Kraftstoffmenge aber über der Fahrbarkeit des Fahrzeuges liegen kann, wird im Schritt 8 eine Mengenände­ rungsbegrenzung durchgeführt, bei der auf der Grundlage von vorherigen Altwerten für Kraftstoffmasse und Drehzahl sowie aktuellen Neuwerten für Drehzahl und Soll-Kraftstoffmenge ma­ ximal zulässiger Änderungswert für die Kraftstoffmenge ermit­ telt wird.

Im Schritt 9 wird dann die Soll-Kraftstoffmenge durch Additi­ on von Altwert und Änderungswert der Kraftstoffmenge ermit­ telt.

Darüber hinaus wird in einem Schritt 10 auf der Grundlage der Drehzahl, der Motortemperatur und dem Umgebungsdruck ein wei­ terer Grenzwert für die Kraftstoffmenge ermittelt, die dem maximal möglichen Drehmoment der Brennkraftmaschine ent­ spricht.

In einem Schritt 11 wird daraufhin die Soll-Kraftstoffmenge auf den niedrigeren der beiden Grenzwerte begrenzt und in ei­ nem Schritt 12 als die tatsächlich maßgebende Soll- Kraftstoffmenge ausgegeben.

Claims (8)

1. Verfahren zur Bestimmung der einer Brennkraftmaschine zuzu­ führenden Kraftstoffmenge,
bei dem auf der Grundlage eines gewünschten Betriebsverhal­ tens der Brennkraftmaschine eine Soll-Kraftstoffmenge er­ mittelt wird,
bei dem das minimale Luftverhältnis ermittelt wird, bei dem ein rußfreier Betrieb der Brennkraftmaschine möglich ist, bei dem auf der Grundlage des minimalen Luftverhältnisses und der gemessenen Luftmasse ein Grenzwert für die maximale Kraftstoffmenge ermittelt wird,
bei dem die zuzuführende Kraftstoffmenge auf diesen Grenz­ wert begrenzt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß das minimale Luftverhältnis im instationären Betrieb auf der Grundlage der Differenz zwischen dem Ladedruck und dem Umgebungsdruck ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das minimale Luftverhältnis im stationären Betrieb der Brenn­ kraftmaschine auf einen vorbestimmten Wert festgesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Grundlage der Fahrpedalwertdifferenz bestimmt wird, ob ein instationärer Betriebszustand vorliegt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladedruckdifferenz zwischen dem tatsächlichen Ladedruck und dem Soll-Ladedruck bestimmt wird und daß ferner bestimmt wird, daß ein instationärer Betriebszustand vorliegt, wenn die Ladedruckdifferenz größer Null ist oder wenn die Fahrpe­ dalwertdifferenz eine vorbestimmte Schwelle übersteigt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Grundlage des Pedalwertes und der Drehzahl eine gewünsch­ te Kraftstoffmenge ermittelt wird und daß die Soll-Kraft­ stoffmenge durch eine Mengenänderungsbegrenzung der gewünsch­ ten Kraftstoffmenge festgelegt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mengenänderungsbegrenzung auf der Grundlage der vorhergehen­ den Altwerte für Kraftstoffmenge und Drehzahl sowie den aktu­ ellen Neuwerten von Drehzahl und Soll-Kraftstoffmenge vorge­ nommen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Grundlage der Drehzahl, der Temperatur der Brennkraftma­ schine und dem Umgebungsdruck ein weiterer Grenzwert für eine Kraftstoffmenge ermittelt wird, bei der das maximale Drehmo­ ment der Brennkraftmaschine auftritt und daß die zuzuführende Kraftstoffmenge auf den niedrigeren der Grenzwerte begrenzt wird.

8. Motorsteuereinrichtung, die nach dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche arbeitet.