DE3149095A1

DE3149095A1 - Elektronisches steuersystem fuer die kraftstoffmenge einer brennkraftmaschine mit selbstzuendung

Info

Publication number: DE3149095A1
Application number: DE3149095A
Authority: DE
Inventors: Max Dr. 7000 Stuttgart Straubel; Wolf Ing.(grad.) 7141 Oberriexingen Wessel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-12-11
Filing date: 1981-12-11
Publication date: 1983-06-16
Also published as: FR2518170B1; FR2518170A1; US4476829A; DE3149095C2; GB2111255A; GB2111255B; JPH0366502B2; JPS58106141A

Description

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7.12.1901 MÜ/Pi

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1

Elektronisches Steuersystem für die Kraftstoffmenge einer Brennkraftmaschine mit Selbstzündung - ' -

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem elektronischem Steuersystem für die einer Brennkraftmaschine mit Selbstzündung zugeführten Kraftstoffmenge -nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bekannt ist aus der DE-OS 26 50 2^7 ein Verfahren und eine Einrichtung zur Begrenzung der höchstzulässigen Kraftstoffördermenge der Kraftstoffeinspritzpumpe eines Dieselmotors. Bei herkömmlichen Dieseleinspritzsystemen bestimmt das Fahrpedal die Stellung einer Regelstange bei der Einspritzpumpe und ein Anschlag sorgt dafür, daß die jeweilige maximale Einspritzmenge nicht überschritten wird. Dabei orientiert sich die Position des Anschlags an den einzelnen Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine, vor allem an der Drehzahl, der Last und der Abgastemperatur. Zu diesem Zweck

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wird bei bei der bekannten Einrichtung aus einem Kennfeld abhängig von der Drehzahl und der Abgastemperatur ein maximaler Wert ausgelesen, der dann noch mit dem maximalen Wert hinsichtlich z.B. des Ladedrucks in Beziehung gesetzt wird. Wesentlich ist somit bei der bekannten Anlage die Tatsache, daß die Abgastemperatur lediglich zum Bilden eines Anschlagspositionswertes herangezogen wird.

Vorteile der Erfindung

Beim erfindungsgemäßen Steuersystem für die Kraftstoffmenge einer Brennkraftmaschine mit Selbstzündung mißt man der Abgastemperatur eine Regelfunktion bei. Dies aufgrund der Erkenntnis, daß die Abgastemperatur eine gute Kenngröße für die Belastung des Motors bzw. der Einspritz menge darstellt und über sie die Grenzwerte einer Dieselbrennkraftmaschine besser angenähert werden können.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbespieles.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben und erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Steuersystems für die Kraftstoffmenge einer Brennkraftmaschine mit Selbstzündung und Figur 2 ein Schaubild zum Verdeutlichen der Wirkungsweise des Gegenstandes von Figur 1.

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Beschreibung eines Ausführungsbeispieles

Das Ausführungsbeispiel betrifft das elektronische Steuersystem für die Kraftstoffmenge einer Brennkraftmaschine mit Selbstzündung. Mit· 10 ist ein Pahrpedal bezeichnet, dessen Ausgangssignal einem Hyperbel-Kennfeld 11 für einen Kraftstoffmengenwunsch zugeführt wird. Es folgt eine Minimalwertauswahlstufe 12, ein Summierpunkt 13, eine zweite Minimalwertauswahlstufe 1U und schließlich die Wicklung · eines elektromagnetischen Stellwerks 15 für das mengenbestimmende Glied der Einspritzpumpe. Eine Schwellwertsteuerstufe ist mit 16 bezeichnet. In ihr ist als ein vorteilhafter Wert 75 % des Vollastwertes (VL) eingetragen. Sie weist einen Steuereingang 17 z.B. für ein Drehzahlsignal auf. Ausgangsseitig steht die Schwellwertsteuerstufe 16 sowohl mit der Minimalwertauswahlstufe 12, als auch mit zwei Differenzbildungsstufen 18 und 19 in Verbindung. Diese beiden Stufen erhalten zusätzlich das Kraftstoffmengenwunschsignal QK vom Kennfeld 11 und sie sind ausgangsseitig an einem Schalter 20 angeschlossen. Dies in der Weise, daß bei einem positiven Ausgangssignal der Differenzbildungsstufe 18 der Differenzbetrag von der Differenzbildungsstufe 19 durch den Schalter 20 durchgeschaltet und einer Verzögerungsstufe 21 zugeführt wird. Deren Ausgangssignal wiederum gelangt zum zweiten Eingang des Summenpunktes 13·

Die zweite Minimalwertauswahlstufe Ik erhält als zusätzliches Eingangssignal den Ausgangswert einer Abgastemperaturregelstufe 23, die die Istwert- Sollwert-Abweichung bei der Abgastemperatur verarbeitet. Dabei bestimmt sich die Abgassolltemperatur wenigstens nach der Drehzahl und zusätzlich unter Umständen nach dem Ladedruck, der atmosphärischen Höhe usw.

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Die in Figur 1 angegebenen Schaltungsanordnung funktioniert nun wie folgt:

Je nach Stellung des Fahrpedals und der Drehzahl ergibt sich ein bestimmter Kraftstoffmengenwunsch QK, der im Teillastbereich über die Minimalwertauswahlstufen 12 und 1k das Ansteuersignal des Stellwerks für das mengenbestimmende Glied bestimmt.

Überschreitet die Last die beispielhaft angegebene 75 %-Marke, dann kommt zusätzlich der zweite Zweig mit der Differenzbildungsstufe 19» dem Schalter 20 und der Verzögerungsstufe 21 zum Tragen. Die Differenz zur 75 $-Marke wird in diesem Fall verzögert weitergegeben, wobei diese Verzögerung zweckmäßigerweise mittels eines Integrators verwirklicht wird und der Differenzbetrag damit erst nach einer bestimmten Zeitdauer voll zum Tragen kommt. Dies ist im Hinblick auf die im oberen Lastbereich wirksam werdende Abgastemperaturregelung deshalb zweckmäßig, damit nicht die Temperaturregelung durch die höhere Dynamik des übrigen Systems überspielt wird. Dabei ist diese Verzögerung zweckmäßigerweise der Dynamik des Temperaturreglers angepaßt, dessen wesentlichste Komponenten die Trägheit des Tmperaturfühlers sowie die Totzeiten des Systems sind.

Figur 2 verdeutlicht näherungsweise das zeitliche Verhalten des Mengensignals bei zwei verschiedenen Lastwechseln. Beim ersten Lastwechsel zum Zeitpunkt ti soll die Last von 60 von 75 % angehoben werden. Der Einfachheit halber wird dies einer entsprechenden Bewegung des Fahrpedals gleichgesetzt. Da bei diesem Lastwechsel der Schwellwert noch nicht überschritten wird, wird der Kraftstoffraengenwunsch QK unmittelbar

über die beiden Minimalwertasuwahlstufen 12 und \\ weitergegeben und entsprechend das elektromagnetische Stellwerk 15 angesteuert. Dabei wird vorausgesetzt, daß das Mengenstellwerk eine eindeutige Zuordnung zwischen Ansteuersignal und Position herstellt. Im einfachsten Fall funktioniert das Stellwerk ähnlich wie ein Drehsp«*l- oder Dreheisen-Meßinstrument, so daß Stelleratrom und Position eindeutig zugeordnet sind. Zum Zeitpunkt t2 soll ebenfalls ausgehend von einer 6θ ?igen Maximallast eine Lasterhöhung stattfinden. Erkennbar ist das sofortige Wirksamwerden eines Sprungs auf 75 %, der auf den direkten Signalweg über die Minimalwertauswahlstufe 12 zustande kommt. Oberhalb dieser 75 ^-Schwelle gibt die Differenzbildungsstufe 18 ein entsprechendes Steuersignal an den Schalter 20 ab, der die Differenz zum 75 #-Wert auf das Verzögerungsglied 21 durchschaltet. Dessen Ausgangssignal wiederum erhöht sich nach einer bestimmten Zeitfunktion - im gezeichneten Beispiel ist sie linear auf den gewünschten Endwert von 90$.

Sofern der Abgastemperaturregler nicht wirksam wird, entspricht die zeitliche Steuerung des Stellwerks 15 dem Verlauf des Signals von Figur 2 zwischen den Zeitpunkten t2 und t3. Einem Mengensprung folgt eine zeitlich weniger abrupte Mengenerhöhung. Mit anderen Worten: beim Niederdrücken des Fahrpedals bis zum Vollastbereich ausgehend vom Teillastbereich wird der Stellwerksstrom freigegeben, der in etwa 75 % der Vollast bei Saug- und Ladermotor entspricht. Darüber hinaus erfolgt eine im Sekundenbereich verzögerte zeitabhängige Mengenfreigabe bis zu der von der Abgastemperatur definierten Grenze. Aufgrund dieser Verzögerung ergibt·sich bei der Abgastemperatur kein Überschwinger, sondern es besteht die Möglichkeit einer gezielten Ausregelung des Temperaturwertes auf den maximal zulässigen Wert.

Unter Umständen empfiehlt es sich, nicht die absolute Abgastemperatur zu verarbeiten sondern die Temperatürdifferenz zwischen Abgas und Ansaugluft.

Des weiteren kann es sich als zweckmäßig erweisen, wenn die weitere Mengenerhöhung im Anschluß an den Sprung auf z.B. 75 % erst nach einer gewissen Zeit einsetzt. Realisierbar ist dies durch eine Überbrückung der Differenzbildungsstufe 19> sodaß auf das Verzögerungsglied 21 der gesamte Mengenwunsch durchgeschaltet wird und die zeitabhängige Erhöhung dann vom Ursprungswert ausgeht. In diesem Fall wird dann das Summierglied 13 zweckmäßigerweise durch ein ODER-Gatter ersetzt und dem Signalsprung zur Zeit t2 folgt dann eine Phase konstanter Höhe bis zum Zeitpunkt tk mit daran anschließender zeitabhängiger Erhöhung.

Ferner hat sich je nach Brennkraftmaschinetyp eine betriebskenngrößen-abhängige Schwelle als sinnvoll erwiesen, die über einen Steuereingang 17 bei der Schwellwertsteuerstufe 16 z.B. für ein Drehzahlsignal realisierbar ist.

In der Regel ist die Abgastemperatur auch vom Spritzbeginn der Kraftstoffeinspritzdüse und damit vom Entflammungsbeginn des Kraftstoffs abhängig. Dies kann entweder über einen Eingriff in die Schwellwertsteuerstufe 16 oder jedoch über den Abgastemperatursollwert berücksichtigt werden.

Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Kraftstoffmenge über ein elektromagnetisches Stellwerk eingestellt. Selbstverständlich kann die Menge auch über ein elektromagnetisches Ventil gesteuert werden.

3.

Empfehlenswert ist ferner eine Höchstdrehzahlbegrenzung durch Nullsetzen der Mengenzumessung.

Es hat sich gezeigt, daß sich mit den erfindungsgemäßen elektronischen Steuersystem für die einzuspritzende Kraftstoffmenge bei einer Brennkraftmaschine mit Selbstzündung thermodynamische Mitkopplungseffekte, die z.B. bei Lader-Motoren auftreten, ebenso ausgeglichen verden können wie z.3. verfälschende mechanische Einflüsse, die bei mechanischen Motorreaktionssignalen auftreten. Dies deshalb, weil bei Brennkraftmaschinen die Energie aus den Verbrennungsvorgängen in kinetische und thermische Energie umgesetzt wird, wobei der kinetische Energieanteil von der Bedienungsperson des Fahrzeugs unmittelbar wahrnehmbar und beeinflußbar ist und über eine Regelung des thermischen Anteils die Brennkraftmaschine optimal betrieben werden kann.

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Leerseite

Claims

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7. 12.1981 Mü/Pi

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1

Ansprüche

1J Elektronisches Steuersystem für die Kraftstoffmenge einer Brennkraftmaschine mit Selbstzündung, bei dem abhängig von Fahrpedalstellung, Drehzahl und Abgastemperatur eine Kraftstoffmengeneinstellung vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb einer bestimmten Lastschwelle die Kraftstoffmenge auf eine betriebskenngrößenabhängige Abgastemperatur regelbar ist.

2. Elektronisches Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffmenge über ein Pahrpedalstellungs- und drehzahlabhangiges Kennfeld bestimmbar ist und oberhalb einer Lastschwelle eine Verzögerung bei der Mengenzunahme erfolgt.

3. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastschwelle betriebskenngrößenabhängig ist.

h. Steuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastschwelle drehzahlabhängig ist.

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5· Steuersystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastschwelle bei etwa 75 % der Vollast liegt.

6. Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzbetrag zum Schwellwert verzögert wird.

7· Steuersystem nach Anspruch 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerung im Sekundenbereich liegt.

8. Steuersystem nach wenigstens Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Soll-Abgastemperatur wenigstens abhängig von einer der Größen Drehzahl, Ladedruck, Spritzbeginn oder Luftdurchsatz im Ansaugrohr ist.

9. Steuersystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Abgastemperatur der absolute Temperaturwert oder der Differenzwert zur Ansauglufttemperatur verarbeitet wird.

10. Steuersystem nach wenigstens einem der Ansprüche bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erreichen der Höchstdrehzahl die Kraftstoffzumessung abgeschaltet wird.