DE3540813C2 - - Google Patents
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
- F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
- F02D41/401—Controlling injection timing
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einstellen
des Förderbeginns am Spritzversteller einer Einspritzpumpe
einer luftverdichtenden Brennkraftmaschine für den Antrieb
eines Fahrzeugs mittels einer elektronischen Steuereinheit
gemäß den weiteren im Oberbegriff des Patentanspruches
1 angegebenen Merkmalen.
Aus der gattungsbildenden DE-OS 26 53 046 ist es bekannt,
zur Reduzierung der Verbrennungsgeräusche an einer Brennkraft
maschine den Förderbeginn an der Einspritzpumpe in
Richtung "Spät" zu verlegen.
Die Verstellung des Förderbeginns erfolgt von der elektronischen
Steuereinheit aus, in dem für einen bestimmten
Drehzahlbereich in Abhängigkeit vom momentanen Betriebszustand
der Brennkraftmaschine innerhalb eines Spritzbeginn-
Kennfeldes von einer Spritzbeginn-Kennlinie für den
Start und Hochlauf oder einer Kennlinie für den minimalen
Verbrauch auf eine Spritzbeginn-Kennlinie für möglichst
geringe Geräuschentwicklung umgeschaltet wird.
Ferner ist es aus der DE-OS 30 37 278 bekannt, den Förderbeginn
an einer Brennkraftmaschine von einer elektronischen
Steuereinheit in Abhängigkeit vom jeweiligen Betriebszustand
vorzugeben und für einen geräuschoptimierten
Betrieb bedarfsweise durch einen von Hand zu betätigenden
Wahlschalter in Richtung "Spät" zu verstellen.
Schließlich ist aus der DE-OS 33 34 617 noch bekannt, den
Förderbeginn an der Brennkraftmaschine zunächst temperaturabhängig
nach "Früh" zu verstellen und sodann zur Vermeidung
von stärkeren Verbrennungsgeräuschen drehzahlabhängig
in Richtung "Spät" zurückzuverlegen. Hiermit wird lediglich
die temperaturabhängige Frühverstellung drehzahlabhängig
korrigiert.
Die bekannten Verfahren haben alle den Nachteil, daß diejenigen
Verbrennungsgeräusche, welche bei plötzlichen
Laständerungen von Leer- auf Vollast oder unterer Teillast
auf obere Teillast auftreten, nicht vermindert werden können.
Diese kurzfristig nur im Instationärbetrieb auftretenden
Verbrennungsgeräusche sind dabei in ihrer Wirkung wesentlich
stärker ausgeprägt als diejenigen im Stationärbetrieb
und werden dementsprechend vom menschlichen Ohr auch als unangenehmer
empfunden. Verursacht werden diese Geräusche
vornehmlich durch eine Verlängerung des Zündverzuges infolge
der sich im unteren Teillastbetrieb stark auskühlenden
Brennräume in Verbindung mit einer in der Beschleunigungsphase
in den einzelnen Betriebspunkten überhöhten
Einspritzmenge. Dabei tritt dieses Geräusch noch um so
stärker in Erscheinung, je weiter die Brennraumtemperaturen
der aufeinanderfolgenden Betriebspunkte auseinander
liegen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese speziellen,
nur in der Beschleunigungsphase auftretenden Verbrennungsgeräusche
weitgehend zu beseitigen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen an
gegebenen Merkmale gelöst.
Durch die Verstellung des Förderbeginns nach "Spät" in
einer ersten Lastwechselphase wird die Kraftstoffmenge in
die hochverdichtete Verbrennungsluft knapp vor O.T. eingespritzt
und damit der Zündverzug verringert. Anschließend
wird dann durch die verzögerte Rücknahme des Förderbeginns
in der weiteren Lastaufnahmephase sichergestellt, daß die
mit der Späterlegung des Förderbeginns bezweckte Temperaturanhebung
bis zum Abschluß der Lastwechselphase aufrechterhalten
bleibt, wodurch insgesamt die unangenehmen
Verbrennungsgeräusche innerhalb der Beschleunigungsphase
weitgehend unterdrückt werden können.
In der Zeichnung ist die Erfindung in drei beispielsweisen
Ausführungsformen dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 eine selbstzündende Brennkraft
maschine mit Nebenaggregaten und
einer einen Mikroprozessor umfassenden
Steuereinheit,
Fig. 2 den Verlauf einer Rückführung des
Förderbeginns, schematisch darge
stellt,
Fig. 3 ein in zwei Bereiche unterteilter
Verlauf der Rückführung des Förderbeginns,
schematisch dargestellt, und
Fig. 4 ein Programmablaufplan nach dem der
Mikroprozessor der Steuereinheit
eine Verstellung des Förderbeginns
ermittelt.
Eine in der Fig. 1 mit 1 bezeichnete Brennkraftmaschine
umfaßt einen Brennstoff-Filter 2, eine Brennstoff-Förderpumpe
3, eine Einspritzpumpe 4, einen Spritzversteller
5 und einen Regler 6. Den nicht dargestellten Brennräumen
der Brennkraftmaschine 1 sind Einspritzdüsen
7-11 zugeordnet, die durch Brennstoffleitungen 12-
16 mit der Einspritzpumpe 4 in Wirkverbindung stehen.
Der nicht gezeigten Kurbelwelle der Brennkraftmaschine
1 ist ein oberer Totpunkt-Meßfühler 17 und ein die
Kurbelwellendrehzahl erfassender Meßfühler 18 zugeordnet.
Der Meßfühler 17 ist mit einer signalübertragenden
Leitung 19 und der Meßfühler 18 mit einer
signalübertragenden Leitung 20 mit einer Steuereinheit
21 verbunden. Die Steuereinheit 21 umfaßt einen
Mikroprozessor. Mit einem dem Spritzversteller 5 zugeordneten
Meßfühler 22 ist der Förderbeginn erfaßbar.
Eine signalübertragende Leitung 23 verbindet den Meßfühler
22 mit der Steuereinheit 21. Mit einem dem
Regler zugeordneten Meßfühler 24 ist der Regelstangenweg
erfaßbar. Eine signalübertragende Leitung
25 verbindet den Meßfühler 24 mit der Steuereinheit
21. Eine Leitung 27 verbindet die Steuereinheit
21 mit einer Spannungsquelle 26. Ein hilfskraft
betätigbarer dem Spritzversteller zugeordneter
nicht gezeigter Stellantrieb steht mit der Steuereinheit
21 über eine Steuerleitung 28 in Wirkver
bindung.
In der Fig. 2 ist in einem Diagramm ein Verlauf der Rückführung
des Förderbeginn-Verstellwinkels schematisch dargestellt.
Die graphische Darstellung der Funktion erfolgt
in einem kartesischen Koordinatensystem 30.
Auf der Abzisse 31 ist die Zeit in Sekunden aufgetragen
und auf der Ordinate 32 der Förderbeginn-Verstellwinkel
in Kurbelwellen-Grad (kw°). Zum Zeitpunkt
t₀ ist ein Förderbeginn-Verstellwinkel von 20° KW
eingestellt. Im Zeitpunkt t₂ erfolgt eine Beschleunigungs
einleitung. Der Förderbeginn wird um 10° KW in
Richtung "Spät" verstellt. Während eines Korrekturzeitraumes
t₂-t₃ von 9 Sekunden erfolgt eine Rückführung
der Förderbeginn-Verstellung. Zum Zeitpunkt
t₃ erreicht der Verlauf der Kurve 33, mit der
die Rückführung erfolgt, einen statischen Förderbeginn-
Verstellwinkel, der aufgrund der eingestellten Drehzahl
zur Anwendung kommt. Die Kurve 33 beschreibende Funktion umfaßt
einen Exponentialteil exp, mit einer Zeitkonstante
τ, die 1/3 des Wertes des Zeitintervalles t₂-t₃ annimmt,
und t ist der momentane Wert des Zeitintervalles
t₂-t₃. In einer weiteren erfindungsgemäßen
Ausgestaltung kann der Korrekturzeitraum t₂-t₃ auch
18 Sekunden lang sein. Die Zeitdauer für den Korrekturzeitraum
t₂-t₃ beträgt für Brennkraftmaschinen mit kleinen Brennräumen
etwa 2 Sekunden. Mit zunehmender Brennraumgröße erstreckt sich der
Korrekturzeitraum t₂-t₃ bis zu einer Zeitdauer von etwa 30 Sekunden.
In der Fig. 3 ist in einem Diagramm ein in zwei Bereiche
unterteilte Verlauf des Förderbeginn-Verstellwinkels
schematisch dargestellt. Die graphische Darstellung der
Kurve 34 erfolgt in einem kartesischen Koordinatensystem
35. Auf der Abzisse 36 ist die Zeit in Sekunden
aufgetragen und auf der Ordinate 37 der Förderbeginn-
Verstellwinkel in Kurbelwellen-Grad (kw°). Zum Zeitpunkt
t₀ ist ein Förderbeginn-Verstellwinkel z. B. von
20° KW eingestellt. Zum Zeitpunkt t₁ erfolgt eine Beschleunigungs
einleitung. Der Förderbeginn wird um 6°
Kurbelwellen-Winkel in Richtung "Spät" verstellt.
Diese Vollverstellung wird für ca. 3 Sekunden bis zum
Zeitpunkt t₂ beibehalten. Vom Zeitpunkt t₂ bis zum Zeitpunkt
t₃ erfolgt ausgehend von der Vollverstellung
eine Rückführung des Förderbeginn-Verstellwinkels. Die
Rückführung erfolgt nach einer Funktion mit einem
Exponentialanteil exp , mit τ als Zeitkonstante,
die 1/3 des Wertes des Zeitintervalles t₂-t₃ annimmt
und t ist der momentane Wert des Zeitintervalles
t₂-t₃. Nach Ablauf des Zeitintervalles t₂-t₃ von
18 Sekunden erreicht die Kurve 34 zum Zeitpunkt
t₃ den statischen Förderbeginn-Verstellwinkel, der
aufgrund der eingestellten Drehzahl zur Anwendung
kommt. Das Zeitintervall t₂-t₃ beträgt 21 Sekunden,
mit dem ersten 3 Sekunden dauernden Zeitabschnitt mit
einem konstanten in Richtung "Spät" verstellten Förderbeginn
und einem zweiten Zeitabschnitt t₂-t₃ mit 18
Sekunden.
Ein Programmablaufplan 40, gemäß Fig. 4, umfaßt eine
Grenzstelle 41, einen Eingabeblock 42, einen Ausgabeblock
43, Verzweigungsblöcke 44, 45 und Operationsblöcke
46, 47, die mit Flußlinien 48-50 verbunden
sind. Dem Eingabeblock 42 werden die von Meßfühlern
17, 18, 22 und 24 erfaßten und den Brennkraftmaschinen
betrieb beeinflussende Faktoren zugeführt. Anhand der
Daten ist ermittelbar, ob die gewünschte Leistungsabgabe
der Brennkraftmaschine größer ist als die momentan von der Brenn
kraftmaschine abgegebene Leistung. Im Verzweigungsblock 44 wird
überprüft, ob eine Laständerung von einem unteren Lastbereich in
einen oberen Lastbereich vorliegt. Bei einer Laständerung von dem
unteren Lastbereich in den oberen Lastbereich
erfolgt eine Verzweigung zum Operationsblock
47, ansonsten zum Operationsblock 46. Das Ausgangssignal
des Operationsblocks 46 ist ein aus einem Kennfeldspeicher
ausgelesener statischer Förderbeginn-Verstellwinkel,
der als Funktion der Kurbelwellendrehzahl
der Brennkraftmaschine und des Regelstangenweges
aus dem Kennfeldspeicher auslesbar ist und dem
Verzweigungsblock 45 zugeführt wird. Der momentan
eingestellte Förderbeginn-Verstellwinkel wird mit
dem augenblicklich aus dem Operationsblock 46 zugeführten
Förderbeginn-Verstellwinkel im Verzweigungsblock
45 verglichen. Besteht eine Abweichung vom
momentan eingestellten zum augenblicklich aus dem
Operationsblock 46 zugeführten Förderbeginn-Verstellwinkel,
so erfolgt eine Verzweigung zum Ausgabeblock
43, der den Stellantrieb entsprechend des
einzustellenden Förderbeginn-Verstellwinkels aktiviert.
Sind die Förderbeginn-Verstellwinkel gleich, so erfolgt
eine Verzweigung zum Eingabeblock 42.
Bei einer Verzweigung vom Verzweigungsblock 44 zum
Operationsblock 47 wird in diesem ein dynamischer
Förderbeginn-Verstellwinkel ermittelt.
Dazu wird aus dem Kennfeldspeicher ein als Funktion
der Kurbelwellendrehzahl der Brennkraftmaschine und
des Regelstangenweges statischer Förderbeginn-Verstellwinkel
ausgelesen. Ein aus einem Festwertspeicher
in Abhängigkeit der Regelstangenwegänderung und der Kurbel
wellendrehzahl auslesbarer Förderbeginn Korrektur-Verstellwinkel
wird von dem statischen Förderbeginn-Verstellwinkel
subtrahiert. Der so ermittelte dynamische
Förderbeginn-Verstellwinkel wird über der Verzweigungsstelle
45 dem Ausgabeblock 43 für den Stellantrieb
zugeführt. Mit der Auslese des Korrektur-Verstellwinkels
aus dem Festwertspeicher erhält man darüber
hinaus noch die Information über die zeitliche
Dauer des Korrekturzeitraums für die dynamische
Förderbeginn-Verstellung. Die Rücknahme des
Korrektur-Förderbeginn-Verstellwinkels erfolgt
nach der Funktion
mit
FB K(t)
der einzustellende Förder
beginn-Verstellwinkel in Grad
Kurbelwellen-Winkel
FB
K
Korrektur-Förderbeginn-
Verstellwinkel in Grad Kurbel
wellen-Winkel
τ
Zeitkonstante, mit einem Wert,
der ein Drittel des Wertes des
Zeitintervalles t₂-t₃ annimmt,
t
ist der momentane Wert des
Zeitintervalles t₂-t₃.
Nach Ablauf der Zeit t, für die zeitliche Dauer der
dynamischen Förderbeginn-Verstellung, ist der statische
Förderbeginn-Verstellwinkel eingestellt.
Claims (6)
1. Verfahren zur Einstellung des Förderbeginns am Spritzversteller
einer Einspritzpumpe einer luftverdichtenden Brennkraftmaschine
für den Antrieb eines Fahrzeuges mittels einer
elektronischen Steuereinheit, von der für jeden aus den
Betriebsparametern Brennkraftmaschinen-Drehzahl, Regelstangenweg
und Kurbelwellenstellungssignal ermittelten Lastzustand
ein angepaßter Förderbeginnzeitpunkt durch Verstellung des
Spritzverstellers in Richtung "Spät" oder "Früh" eingestellt
wird und von der bei Änderung des Lastzustandes aus einem
niederen in einen oberen Lastbereich der Förderbeginn am
Spritzversteller auf einen dem veränderten Lastzustand angepaßten,
in Richtung "Früh" vorverlegten Förderbeginnzeitpunkt
nachgeführt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei jeder Änderung eines über einen vorgegebenen Zeitraum
anliegenden Lastzustandes der Förderbeginnzeitpunkt
von der Steuereinheit (21) zunächst auf einen in Richtung
"Spät" liegenden Förderbeginnzeitpunkt verstellt und nachfolgend
von diesem mit zeitlicher Verzögerung auf den dem
veränderten Lastzustand angepaßten und in Richtung "Früh"
liegenden Förderbeginnzeitpunkt nachgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zeitlich verzögerte Nachführung des Förderbeginns
linear ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Verlauf der zeitlich verzögerten Nachführung mit
einer Kurve beschreibbar ist.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kurve eine Exponentialfunktion mit dem Exponenten
ist, wobei τ gleich 1/3 des Zeitintervalles t₂-t₃
und t der momentane Wert des Zeitintervalles t₂t₃ ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zeitlich verzögerte Nachführung des Förderbeginns
in einem Zeitintervall t₂-t₃ von etwa 2 bis 30
Sekunden erfolgt.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der von der Steuereinheit (21) eingestellte Förderbeginn
"Spät" innerhalb eines ersten Zeitabschnittes
t₁-t₂ von etwa 10 Sekunden konstant bleibt, der darauffolgend
in einem zweiten Zeitabschnitt t₂-t₃ entsprechend
der Exponentialfunktion auf den Förderbeginn des veränderten
Lastzustandes eingestellt wird.
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