DE3620775A1 - Fuel feed device - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffzuführeinrichtung für eine gemischverdichtende, mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit einer Regelein richtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a fuel supply device for a Mix-compressing, multi-cylinder internal combustion engine with one control direction according to the preamble of claim 1.
Kraftstoffzuführeinrichtungen dieser Art sind beispielsweise von mit Drei wegkatalysatoren ausgerüsteten Personenkraftfahrzeugen her bekannt. Bei diesen wird die Kraftstoffzuführeinrichtung von einer Regeleinrichtung in Abhängigkeit von den Signalen einer in der Abgasleitung angeordneten Sauer stoff- oder Lambda-Sonde auf ein für die Nachverbrennung der Abgase in dem Katalysator optimales Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ = 1 eingeregelt. Hierbei erfolgt jedoch die Messung des Restsauerstoffgehaltes der Abgase pauschal, d. h. in Form eines Mittelwertes und ohne Berücksichtigung der Verbrennung in den einzelnen Zylindern. Ebenso wird auch die Regelung der Kraftstoffzu führeinrichtung pauschal für alle Zylinder vorgenommen.Fuel supply devices of this type are known, for example, from passenger vehicles equipped with three-way catalytic converters. In these, the fuel supply device is regulated by a control device as a function of the signals from an oxygen or lambda probe arranged in the exhaust line to an optimal air-fuel ratio λ = 1 for the afterburning of the exhaust gases in the catalytic converter. Here, however, the residual oxygen content of the exhaust gases is measured across the board, ie in the form of an average value and without considering the combustion in the individual cylinders. Likewise, the control of the fuel supply device is carried out across the board for all cylinders.
Insbesondere bei Brennkraftmaschinen, bei denen die Kraftstoffzuführung durch eine den Kraftstoff für alle Zylinder gemeinsam zuführenden Zentral zuführvorrichtung, z. B. durch eine Zentraleinspritzdüse oder einen Vergaser, erfolgt, kann jedoch infolge ungleicher Verteilung des Kraftstoffes oder der angesaugten Luft auf die einzelnen Zylinder eine ungleichmäßige Verbren nung in den Zylindern stattfinden, so daß beispielsweise in dem einen Zylinder ein sehr fettes und in einem anderen Zylinder ein sehr mageres Kraftstoff- Luft-Gemisch verbrennt. Wenn dann die der Brennkraftmaschine nachgeschaltete Lambda-Sonde nur einen Mittelwert des Restsauerstoffgehalts des Abgases erfaßt, können solche unterschiedlichen Verbrennungsverläufe in den Zylindern der Brennkraftmaschine weder erfaßt noch vermieden werden.In particular in internal combustion engines in which the fuel supply through a central supplying the fuel for all cylinders together feeding device, e.g. B. by a central injector or a carburetor, takes place, however, due to uneven distribution of the fuel or the intake air on the individual cylinders an uneven burning voltage take place in the cylinders, so that for example in one cylinder a very rich and in another cylinder a very lean fuel Air mixture burns. Then if the downstream of the internal combustion engine Lambda probe only an average of the residual oxygen content of the exhaust gas can detect such different combustion profiles in the cylinders the internal combustion engine can neither be detected nor avoided.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine Kraft stoffzuführeinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art zu schaffen, mit deren Hilfe eine gleichmäßigere Verbrennung in den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine gewährleistet wird.The object underlying the invention is therefore a force material feed device specified in the preamble of the claim Way to create a more even combustion in the individual cylinders of the internal combustion engine is guaranteed.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich gemäß dem Kennzeichen des Patentan spruchs 1. Erfindungsgemäß wird also eine selektive, das heißt für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine individuell zugeordnete Messung der aus diesem Zylinder abgegebenen Abgase sowie eine von diesen Meßwerten abhängige selektive Regelung der Kraftstoffzuführung durchgeführt, bei der die zur Erreichung eines vorgegebenen konstanten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses je dem Zylinder zuzumessende Kraftstoffmenge gesondert ermittelt und zeitlich so zugeführt wird, daß diese auch in den betreffenden Zylinder gelangt. Dabei wird der betriebszustandsabhängigen, das heißt beispielsweise dreh zahl-, last- und temperaturabhängigen, Kennfeldsteuerung der Kraftstoffzu messung eine zylinderselektive Lambda-Regelung überlagert, wobei als vor gegebenes Luft-Kraftstoff-Verhältnis z. B. ein Wert λ = 1, bzw. bei ent sprechenden Meßsonden auch Werte λ < 1 vorgegeben werden können.This object is achieved according to the characterizing part of patent claim 1. According to the invention, a selective measurement, that is to say individually assigned to each cylinder of the internal combustion engine, of the exhaust gases emitted from this cylinder and a selective control of the fuel supply that is dependent on these measured values, are carried out in the the amount of fuel to be metered to the cylinder to achieve a predetermined constant air-fuel ratio is determined separately and supplied in time so that it also reaches the cylinder in question. Here, the operating state-dependent, that is, for example, speed, load and temperature-dependent, map control of the fuel measurement, a cylinder-selective lambda control is superimposed, wherein as a given air-fuel ratio z. B. a value λ = 1, or values λ <1 can be specified in ent speaking measuring probes.
Das Signal der Sonde wird dabei zylinderselektiv in der Regeleinrichtung bewertet, so daß das an der Sonde vorbeiströmende Abgas dem jeweils beende ten Arbeitstakt der einzelnen Zylinder zugeordnet werden kann. Mit den von der Sonde abgegebenen zylinderselektiven Meßwerten wird dann die Länge der Kraftstoffzuführungszeit und/oder die Lage der Kraftstoffzuführung im Ar beitsspiel der Brennkraftmaschine in den zugeordneten Zylindern für die jeweils folgende Verbrennung so beeinflußt, daß das diesem Zylinder zugeführte Kraftstoff- Luft-Gemisch das vorgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis erreicht.The signal from the probe becomes cylinder-selective in the control device rated so that the exhaust gas flowing past the probe ends each time th work cycle of the individual cylinders can be assigned. With those of the length of the Fuel supply time and / or the position of the fuel supply in the area example of the internal combustion engine in the assigned cylinders for the each subsequent combustion so influenced that the supplied to this cylinder Fuel-air mixture reaches the specified air-fuel ratio.
Bei Vergasern oder Zentraleinspritzvorrichtungen, die den Kraftstoff gemeinsam für mehrere Zylinder zuführen, werden die selektiv ermittelten Zumeßsignale auf eine gemeinsame Endstufe geführt, die ein der Zuführvorrichtung zuge ordnetes Stellglied entsprechend zeitsynchron ansteuert. Bei einer Mehrstel leneinspritzung oder bei Mehrfachvergasern, bei denen für jeden einzelnen Zy linder oder für einzelne Zylindergruppen eine gesonderte Zuführvorrichtung vorgesehen ist, sind den Signalausgängen der Regeleinheit gesonderte Endstufen zugeordnet, die die jeweiligen Stellglieder der Zuführvorrichtungen ansteuern.For carburettors or central injection devices that share the fuel feed for several cylinders, the selectively determined metering signals led to a common output stage, the one fed to the feeder ordered actuator controlled synchronously. With a multiple leneininjection or in multiple carburettors, in which for each individual Zy linder or for individual cylinder groups a separate feed device is provided, the signal outputs of the control unit are separate output stages assigned that control the respective actuators of the feed devices.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im folgenden näher erläutert wird. Die Zeichnung zeigt inIn the drawing, an embodiment of the invention is shown which is explained in more detail below. The drawing shows in
Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer mit einer erfindungs gemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung ausgerüsteten Brennkraftmaschine und Fig. 1 is a schematic circuit diagram of an internal combustion engine equipped with an inventive fuel injection device and
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer selektiven Lambda-Regelung für eine Zentraleinspritzeinrichtung. Fig. 2 is a block diagram of a selective lambda control for a central injection device.
In der Fig. 1 der Zeichnung ist mit 1 eine herkömmliche, beispielsweise vierzylindrige, gemischverdichtende Brennkraftmaschine bezeichnet, in deren Ansaugleitung 2 eine Zentraleinspritzvorrichtung 3 in Form eines den Kraft stoff für alle Zylinder der Brennkraftmaschine zuführenden Einspritzventils angeordnet ist. Mit 4 ist ein Luftfilter angedeutet, über den die zur Ver brennung in der Brennkraftmaschine erforderliche Luft aus der Umgebung in die Ansaugleitung 2 angesaugt wird.In Fig. 1 of the drawing, 1 denotes a conventional, for example four-cylinder, mixture-compressing internal combustion engine, in the intake line 2 of which a central injection device 3 is arranged in the form of a fuel supplying the fuel for all cylinders of the internal combustion engine. 4 with an air filter is indicated, via which the air required for combustion in the internal combustion engine is sucked from the environment into the intake line 2 .
5 bezeichnet eine der Brennkraftmaschine 1 nachgeschaltete Abgassammelleitung, in der die aus den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine 1 abgegebenen Abgase gesammelt und gemeinsam über einen hier nicht weiter gezeigten Schall dämpfer an die Umgebung abgegeben werden. Gegebenenfalls kann in dieser Abgassammelleitung 5 auch eine katalytische Nachverbrennungseinrichtung in Form eines bekannten Dreiweg-Katalysators angeordnet sein, die die in den Abgasen enthaltenen Schadstoffe reduzieren soll. 5 denotes an exhaust gas manifold connected downstream of the internal combustion engine 1 , in which the exhaust gases emitted from the individual cylinders of the internal combustion engine 1 are collected and released to the environment together via a sound damper (not shown further here). If appropriate, a catalytic afterburning device in the form of a known three-way catalytic converter can also be arranged in this exhaust gas manifold 5 , which is intended to reduce the pollutants contained in the exhaust gases.
In einem in Strömungsrichtung vorderen Teil der Abgassammelleitung 5 ist eine den Restsauerstoffgehalt der Abgase messende Sauerstoff- oder Lambda- Sonde 6 angeordnet, die über eine Signalleitung mit einer die Zentralein spritzvorrichtung 3 beaufschlagenden Regeleinrichtung 7 verbunden ist. Diese Regeleinrichtung 7 erhält darüber hinaus noch Meßsignale von hier nicht weiter gezeigten Meßgebern, beispielsweise Signale über die Last, die Drehzahl und die Temperatur der Brennkraftmaschine, um in Abhängigkeit von diesen Meßdaten Regelsignale zur Ansteuerung der Zentraleinspritzvorrichtung 3 zu bilden. In a front part of the exhaust gas manifold 5 in the direction of flow, an oxygen or lambda probe 6 measuring the residual oxygen content of the exhaust gases is arranged, which is connected via a signal line to a control device 7 acting on the central injection device 3 . This control device 7 also receives measurement signals from sensors not shown here, for example signals about the load, the speed and the temperature of the internal combustion engine, in order to form control signals for controlling the central injection device 3 as a function of these measurement data.
In der Fig. 2 ist nun ein Blockschaltbild dieser Regeleinrichtung 7 ange geben, die neben einer Vorsteuereinheit 10 und einem Selektierglied 15 eine Regeleinheit 22 mit den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine zuge ordneten Regelstufen 23-26 sowie eine gemeinsame Endstufe 32 aufweist.In Fig. 2 is now a block diagram of this control device 7 is given that in addition to a pilot control unit 10 and a selection member 15, a control unit 22 with the individual cylinders of the internal combustion engine assigned control stages 23-26 and a common output stage 32 .
Dabei dient die Vorsteuereinheit 10 zur Ermittlung eines Basiswertes t iO für die Einspritzzeit und/oder die Lage der Einspritzung im Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine, der aus den der Vorsteuereinheit 10 über Signal leitungen 11 bis 13 zugeführten Zustandsgrößen der Brennkraftmaschine er mittelt und über eine Signalleitung 14 an die Regeleinheit 22 weitergegeben wird. Als Zustandsgrößen werden der Vorsteuereinheit 10 beispielsweise über die Signalleitung 11 ein Lastsignal, über die Signalleitung 12 ein Temperatur signal und über die Signalleitung 13 ein Drehzahlsignal zugeführt, so daß in der Vorsteuereinheit ein zutreffender Basiswert t iO aus einem dort ge speicherten Kennfeld abgegriffen werden kann.The pilot control unit 10 is used to determine a base value t iO for the injection time and / or the position of the injection in the working cycle of the internal combustion engine, which it averages from the control unit 10 via signal lines 11 to 13 supplied to the internal combustion engine and via a signal line 14 the control unit 22 is passed on. As status variables, the pilot control unit 10 receives, for example, a load signal via the signal line 11 , a temperature signal via the signal line 12 and a speed signal via the signal line 13 , so that an appropriate base value t iO can be tapped from a map stored there in the pilot control unit.
Die Temperatur- und Drehzahlsignale der Signalleitungen 12 und 13 werden weiter auch dem Selektierglied 15 zugeführt, dem darüber hinaus über eine Signalleitung 16 ein drehzahlsynchrones Referenzsignal, das z. B. das Er reichen des oberen Totpunktes eines ausgewählten Zylinders angibt, und über die Signalleitung 17 die Meßwerte der Lambda-Sonde 6 zugeführt werden. Mit Hilfe dieser Werte können in der Selektiereinheit 15 die Meßsignale der Lambda-Sonde 6 den jeweiligen Zylindern der Brennkraftmaschine 1 zugeordnet werden, so daß diese selektierten Lambda-Signale über Signalleitungen 18-21 jeweils den den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine zugeordneten Regelstufen 23-26 der Regeleinheit 22 getrennt zuführbar sind. In den Regelstufen, denen auch der von der Vorsteuereinheit 10 abgegebene Basiswert t iO zugeführt wird, wird mit Hilfe der selektierten Lambda-Werte die zur Erreichung eines vorgegebenen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erforderliche Einspritzzeit und/oder die Lage des Einspritzzeitpunktes für jeden einzel nen Zylinder getrennt ermittelt. Dabei kann, wie dies bei Verwendung von Dreiwegkatalysatoren in der Abgasleitung erforderlich ist, auf ein Luft- Kraftstoff-Verhältnis λ = 1, gegebenenfalls aber auch, sofern entsprechende Sauerstoffmeßsonden verfügbar sind, auf einen davon abweichenden Wert, bei spielsweise λ = 1, 2, geregelt werden. Die Signalausgänge 27-30 der Regel stufen 23-26 der Regeleinheit 22 stehen mit einer Endstufe 32 in Verbin dung, deren Signalausgang 33 mit einem dem Einspritzventil der Zentralein spritzvorrichtung 3 zugeordneten Stellglied verbunden ist. The temperature and speed signals of the signal lines 12 and 13 are also fed to the selection element 15 , which also has a speed-synchronous reference signal via a signal line 16 , the z. B. It indicates the top dead center of a selected cylinder, and the measured values of the lambda probe 6 are supplied via the signal line 17 . With the aid of these values, the measurement signals of the lambda probe 6 can be assigned to the respective cylinders of the internal combustion engine 1 in the selection unit 15 , so that these selected lambda signals via signal lines 18-21 each correspond to the control stages 23-26 assigned to the individual cylinders of the internal combustion engine Control unit 22 can be fed separately. In the control stages, to which the base value t iO delivered by the pilot control unit 10 is also supplied, the injection time required to achieve a predetermined air-fuel ratio and / or the position of the injection timing for each individual cylinder is determined using the selected lambda values determined separately. Here, as is necessary when using three-way catalytic converters in the exhaust line, to an air-fuel ratio λ = 1, but also, if appropriate oxygen measuring probes are available, to a different value, for example λ = 1, 2, be managed. The signal outputs 27-30 of the control stages 23-26 of the control unit 22 are connected to an output stage 32 , the signal output 33 of which is connected to an injector of the central injection device 3 associated with the actuator.
Für den Fall, daß nicht eine in der Fig. 1 angedeutete Zentraleinspritzvor richtung, sondern eine Kraftstoffzuführeinrichtung mit mehreren, einzelnen Zylindern oder einzelnen Zylindergruppen der Brennkraftmaschine zugeordneten und in deren Ansaugrohren angeordneten Einspritzventilen oder Vergasern vorgesehen ist, müßten die Signalausgänge 27-30 der Regelstufen 23-26 über getrennte Endstufen mit den Stellgliedern der jeweils zugeordneten Zuführvorrichtungen verbunden sein.In the event that not a central injection direction indicated in Fig. 1, but a fuel supply device with several, individual cylinders or individual cylinder groups of the internal combustion engine and in their intake pipes arranged injection valves or carburettors is provided, the signal outputs 27-30 of the control stages 23th -26 be connected via separate amplifiers to the actuators of the respectively assigned delivery devices.
Abweichend von der in der Zeichnung gezeigten Ausführung, bei der eine einzige Lambda-Sonde 6 in der Abgassammelleitung 5 angeordnet ist, könnten auch mehrere jeweils getrennte Meß-Sonden in den den einzelnen Zylinder zugeordneten Auslaßkanälen vor der Zusammenführung zu der Abgassammellei tung 5 vorgesehen sein. In diesem Fall würden die Meß-Sonden jeweils den Sauerstoffgehalt der den einzelnen Zylindern zugeordneten Abgasmengen erfas sen, so daß eine nachgeschaltete Regeleinrichtung nicht mehr die in der Fig. 2 angedeutete Selektiereinheit 15 aufweisen müßte. Auch wären gege benenfalls andere Meßsonden als die bekannten Lambda-Sonden einsetzbar, falls deren Meßwerte einen Rückschluß auf das Kraftstoff-Luft-Verhältnis der in den Zylindern verbrennenden Gemische ermöglichen.Deviating from the embodiment shown in the drawing, in which a single lambda probe 6 is arranged in the exhaust manifold 5 , several separate measuring probes could also be provided in the exhaust ports assigned to the individual cylinders before being brought together to form the exhaust manifold 5 . In this case, the measuring probes would in each case detect the oxygen content of the exhaust gas quantities assigned to the individual cylinders, so that a downstream control device would no longer have to have the selection unit 15 indicated in FIG. 2. If necessary, other measuring probes than the known lambda probes could also be used if their measured values allow a conclusion to be drawn about the fuel-air ratio of the mixtures burning in the cylinders.
Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Kraftstoffzuführeinrichtung besteht darin, daß durch selektive Regelung der den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemische in allen Zylin dern eine immer gleichbleibende Verbrennung mit einem von den Gegebenheiten der Sauganlage und des Brennraums unabhängigen, konstantbleibenden Luft- Kraftstoff-Verhältnis erreicht werden kann. Bei Verwendung entsprechend angepaßter Meßsonden kann dabei nicht nur auf einen Wert λ = 1, sondern auch auf beliebig andere Werte, beispielsweise auf magere Luft-Kraftstoff- Verhältnisse, geregelt werden, die eine verbrauchsgünstigere Verbrennung ergeben.The main advantage of the fuel supply device according to the invention is that selective control of the fuel-air mixtures supplied to the individual cylinders of the internal combustion engine in all cylinders ensures constant combustion with a constant air-fuel ratio that is independent of the conditions of the intake system and the combustion chamber. Ratio can be achieved. When using appropriately adapted measuring probes, it is possible to regulate not only to a value λ = 1, but also to any other values, for example to lean air-fuel ratios, which result in more economical combustion.
Claims (6)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8131 | Rejection |