DE69022316T2

DE69022316T2 - System zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung für turbogeladene Dieselmotoren.

Info

Publication number: DE69022316T2
Application number: DE69022316T
Authority: DE
Inventors: Motohiro Shinzawa
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1989-07-20
Filing date: 1990-07-19
Publication date: 1996-05-15
Anticipated expiration: 2010-07-20
Also published as: US5174259A; DE69022316D1; JPH0354344A; EP0409247A3; EP0409247B1; EP0409247A2; JPH0765523B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dieselbrennkraftmaschine mit einem vom Auspuffgas angetriebenen Turbolader.
Die GB-A-2 168 753 offenbart ein System zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung für eine Dieselbrennkraftmaschine mit:
- einem vom Auspuffgas angetriebenen Turbolader;
- einer elektronisch gesteuerten Brennstoff-Einspritzeinrichtung, die das Einspritzen des Brennstoffs in die Maschine steuert, welche elektronisch gesteuerte Brennstoff-Einspritzeinrichtung anspricht auf ein Einspritz- Steuersignal, das den Einspritz-Zeitpunkt und die Dauer der Einspritzung bestimmt;
- einem Ladedrucksensor, der den Druck im Einlaßsystem der Maschine in einer Position stromabwärts eines Kompressors des Turboladers abtastet;
- einem Auspuffgas-Drucksensor, der dem Druck im Auspuffsystem der Maschine in einer Position stromabwärts einer Turbine des Turboladers abtastet;
- einem Maschinendrehzahlsensor;
- einem Leistungsbedarfssensor (Maschinenlastsensor), der den Bedarf der Ausgangsleistung der Maschine erfaßt;
- einer Steuereinrichtung, die auf den Ladedrucksensor, den Auspuffgasdrucksensor, den Maschinendrehzahlsensor und den Leistungsbedarfssensor (Maschinenlastsensor) anspricht und eine Schaltung aufweist zum:
- Bestimmen einer Einspritz-Zielmenge auf der Basis der momentanen Maschinendrehzahl, des Leistungsbedarfs (Maschinenlast) und des erfaßten Ladedrucks;
- Bestimmen eines Ziel-Auspuffgasdruckes auf der Basis der momentanen Maschinendrehzahl und des erfaßten Ladedruckes;
- Bestimmen einer Differenz zwischen dem Ziel-Auspuffgasdruck und dem erfaßten Auspuffgasdruck;
- Bestimmen einer Einspritz-Reduktionsmenge auf der Basis dieser Differenz und der erfaßten Maschinendrehzahl;
- Reduzieren der Ziel-Einspritzmenge durch diese Reduktionsmenge; und
- Erzeugen des Einspritz-Steuersignals und Abgeben dieses Signals an die elektronisch gesteuerte Brennstoffeinspritz-Steuereinrichtung.
Das SAE-Papier 860145 und die JP-U-63-177638 offenbaren elektronische Steuersysteme zum Variieren von Einspritz-Zeitpunkt und -Menge durch Brennstoffeinspritzpumpen vom Verteilungstyp.
Fig. 10 zeigt eine derartige Verteilungs-Brennstoffeinspritzpumpe 1, bei der eine Antriebswelle 4, die für die Verbindung mit einer Ausgangswelle einer Dieselbrennkraftmaschine angepaßt ist, angeordnet ist zum Antreiben einer Zellenförderpumpe 2. Brennstoff wird von einer nicht dargestellten Quelle in eine Pumpenkammer 5 geleitet und über einen Kanal 6 in eine Kolbenkammer 12 einer Druckpumpe 3 gebracht.
Ein Ende der Antriebswelle 4 ist mit einer Nocken/Rollen-Anordnung (Elemente 9,9a,9b,10,11) verbunden, die an einem Ende eines Kolbens 7 angeordnet ist und die Drehbewegung der Antriebswelle 4 in eine sowohl hin- und hergehende, als auch drehende Bewegung des Kolbens 7 übersetzt.
Der Kolben ist mit einer Vielzahl von Nuten 8 versehen, die es ermöglichen, daß Brennstoff über ein nicht gezeigtes Abgabeventil zu den entsprechenden Einspritzdüsen gefördert wird.
Die Anordnung umfaßt darüber hinaus ein schnellgehendes, elektromagnetisches Einspritzsteuerventil 14. Dieses schnellgehende Ventil 14 ist derart in bezug auf die Druckpumpe angeordnet, daß während der Druckphase der Pumpe, wenn das Ventil 14 gesemossen ist, die Einspritzung eingeleitet wird, und, wenn das Ventil geöffnet wird, beendet wird. Mit anderen Worten wird das Einleiten und das Beenden der Einspritzung durch dieses Ventil ge steuert. Durch das Steuern der Zeit zwischen dem Einleiten und dem Beenden kann die eingespritzte Brennstoffmenge gesteuert werden.
Der Betrieb dieses Ventils wird durch eine nicht gezeigte Steuereinheit gesteuert, die einen Mikroprozessor aufweist und mit einer Vielzahl von Dateneingaben versorgt wird. Diese Eingaben erfolgen in Form einer Maschinendrehzahl, des Niederdrückens eines Gaspedals, der Maschinenkühlmitteltemperatur, der Brennstofftemperatur und dergleichen.
Ein ROM, das einen Teil des oben erwähnten Steuereinheit-Mikroprozessors darstellt, enthält ein Programm zum Bestimmen des Einleitungs- und Beendigungszeitpunkts (und damit der Einspritzmenge) in Übereinstimmung mit den Betriebsbedingungen der Maschine.
Während des tatsächlichen Betriebs dieser Anordnung werden zwei Impulsfolgen erzeugt. Gemäß Fig. 11 enthält die erste Impulsfolge einen Referenzimpuls je Pumpenumdrehung, während die zweite Impulsfolge sechsunddreißig Skalierimpulse enthält. In Übereinstimmung mit der Maschinendrehzahl, dem Grad des Niederdrückens des Gaspedals, der Maschinenkühlmittel- und Brennstofftemperaturen wird eine Basis-Brennstoffeinspritzmenge aus dem Speicher ausgelesen und in Verbindung mit den zuvor envähnten Impulsen verwendet zum Erzeugen eines Ventilbetätigungsimpulses der dem Ventil 14 zugeführt wird.
Jedoch wurde in dem Fall, daß der obige Typ einer Einspritzsteueranordnung auf einen turbogeladenen Diesel angewendet wird, ein Problem darin gesehen, daß der Turbolader eine endliche Zeit benötigt zum Antworten auf Änderungen des Maschinenbetriebes/-last (nämlich daß er das sogenannte Turboloch aufweist). Das bedeutet, daß, wenn die Maschine einer plötzlichen Beschleunigung, wie beispielsweise beim Bewegen des Fahrzeuges aus dem Stillstand oder im unmittelbaren Anschluß an einen Gangwechsel, unterworfen ist, die Verzögerung in der Turbolader-Antwort (Turboloch) eine entspreehende Verzögerung beim Erhöhen der der Maschine zugeführten Luftmenge bis auf den gewünschten Pegel verursacht. Trotz der Verzögerung der Aufladung von dem Turbolader wird zu diesem Zeitpunkt die Einspritzbrennstoffmenge in Übereinstimmung mit dem Maß des Gaspedal-Niederdrückens gesteuert. Dies führt die Bildung einer übermäßig reichen Luft-Brennstoff-Mischung hervor und führt zu der Bildung von Rauch und zu einer Verringerung der Verbrennungseffizienz.
Um dieses Problem zu lösen, wurde in der JP-A-60-104743 vorgeschlagen, die Anwesenheit von Maschinenbeschleunigung zu erfassen und die Bildung von Rauch dadurch zu verringern, daß die Maximallast-Einspritzmenge verringert wird. Ein alternativer Vorschlag, offenbart in der JP-A-62-223423, sieht vor, daß der Druck, der stromabwärts des Turbolader-Kompressors und des Motors vorherrscht, abgetastet und eine erste Einspritzmenge, die so ausgewählt wird, daß eine begrenzte Rauchmenge erzeugt wird, und eine zweite Menge bestimmt wird, die unter Verwendung des Grades des Gaspedal-Niederdrückens und durch Auswählen der optimalen Einspritzmenge für den nicht-transitorischen Motorbetrieb bestimmt wird. Die erste und die zweite Menge werden miteinander verglichen, und die kleinere wird für die tatsächliche Einspritzsteuerung verwendet.
Da die tatsächlich zugeführte Luftmenge an sich nicht direkt abgetastet wird, ist es sehr schwierig, zu bestimmen, wieviel Luft tatsächlich in die Maschi nenzylinder geblasen und um wieviel das Einspritzvolumen verringert wird. Als Ergebnis hat sich eine unvermeidbare Verschlechterung der Maschinenausgangscharakteristik ergeben.
Da darüber hinaus im Unterschied zum nicht-transitorischen Maschinenbetrieb, während des Beschleunigens, der Anstieg des stromaufwärts von der Turboladerturbine vorherrschenden Auspuffgasdruckes (im folgenden kurz als Auspuffgasdruck bezeichnet) auftritt, bevor der Ladedruck ansteigt, bildet sich eine Druckdifferenz zwischen dem Auspuffgas- und dem Ladedruck.
Während einer plötzlichen Beschleunigung wird die Druckdifferenz leicht maximal und wird die Ladeeffizienz leicht mit dem Grad der Beschleunigung gestört. Falls die Brennstoffmenge lediglich in Übereinstimmung mit dem Ladedruck, der von dem Beschleunigungsgrad abhängt, gesteuert wird, ist es folglich, obwohl die Rauchmenge verringert wird, unmöglich, gleichzeitig eine Verringernug der Ausgangsleistung und der Brennstoff-Ökonomie zu verhindern.
Es wird darauf hingewiesen, daß die Figuren 12 bis 14 jeweils die Beziehungen zwischen der Maschinendrehzahl und der statischen Druckhöhe, der Maschinendrehzahl und dem Ladedruck PB und der Maschinendrehzahl und dem Auspuffgasdruck PEX zeigen, die sich bei turbogeladenen Dieselmotoren ergeben.
Es eine Ausgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zu schaffen, mit der die eingespritzte Brennstoffmenge auf eine Weise gesteuert werden kann, die das Unterdrücken von Rauchbildung ermöglicht, ohne daß der gewünschte Pegel an Maschinenausgangsleistung und Brennstoff-Ökonomie beeinträchtigt wird.
Zum Lösen dieser Aufgabe ist die Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und durch die Verfahrensmerkmale des Patentanspruchs 3 gekennzeichnet.
Kurz gesagt wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Ladedruck und die Druckdifferenz, die sich zwischen dem Ladedruck und dem Auspuffgasdruck stromaufwärts von einer Turboladerturbine entwickelt, überwacht werden. Für den Fall, daß der Ladedruck unter einem Zielpegel liegt, der als optimal für den momentanen Satz von Betriebsbedingungen bestimmt ist, wird eine erste Einspritz-Reduktionsmenge errechnet. Zum Berücksichtigen des Effektes von sehr plötzlichen Beschleunigungen, bei denen die Druckdifferenz leicht groß wird und die Ladeeffizienz der Maschine leicht verringert wird, wird eine zweite Reduktionsmenge auf der Basis der Differenz zwischen der tatsächlichen Druckdifferenz und einem Zielwert für den momentanen Satz von Betriebsbedingungen ausgerechnet. Auch die zweite Reduktionsmenge wird von dem Einspritzvolumen subtrahiert, das auf der Basis der Maschinendrehzahl und eines Signals errechnet wird, das den Leistungsbedarf der Maschine repräsentiert (den Grad des Gaspedal-Niederdrückens).
Die vorliegende Erfindung sieht eine Dieselbrennkraftmaschine vor, die folgende Merkmale aufweist: einen vom Auspuffgas angetriebenen Turbolader; eine elektronisch gesteuerte Brennstoff-Einspritzeinrichtung, die das Einspritzen des Brennstoffs in die Maschine steuert und auf ein Einspritz-Steuersignal anspricht, das den Einspritz-Zeitpunkt und die Dauer der Einsprit zung bestimmt; einen Ladedrucksensor, der den Druck im Einlaßsystem der Maschine an einer Position stromabwärts eines Kompressors des Turboladers abtastet; einen Auspuffgas-Drucksensor, der den Druck im Auspuffsystem der Maschine in einer Position stromaufwärts einer Turbine des Turboladers abtastet; einen Maschinendrehzahlsensor; einen Leistungsbedarfssensor, der den Bedarf der Ausgangsleistung der Maschine erfaßt; eine Steuereinrichtung die auf den Ladedrucksensor, den Auspuffgas-Drucksensor, den Maschinendrehzahlsensor und den Leistungsbedarfssensor anspricht und eine Schaltung aufweist zum: Bestimmen einer Einspritz-Zielmenge auf der Basis der momentanen Maschinendrehzahl und des momentanen Leistungsbedar fes; Bestimmen eines Zielladedrucks für die momentane Maschinendrehzahl und den momentanen Leistungsbedarf; Vergleichen des Zielladedrucks mit dem abgetasteten Ladedruck und Berechnen einer ersten Einspritz-Reduktionsmenge in dem Fall, daß der abgetastete Ladedruck unterhalb des Zielladedrucks liegt, beziehungsweise im anderen Falle Setzen der ersten/zweiten Einspritz-Reduktionsmenge auf Null; Bestimmen einer Zieldruckdifferenz, die zwischen dem Ladedrnck und dem Auspuffgasdruck bestehen sollte; Be stimmen der Differenz zwischen dem Ladedruck und dem Auspuffgasdruck und Bestimmen einer tatsächlichen Druckdifferenz; Vergleichen der Zieldruckdifferenz und der tatsächlichen Druckdifferenz und Berechnen einer zweiten Einspritz-Reduktionsmenge in dem Falle, daß die tatsächliche Druckdifferenz größer als die Zieldruckdifferenz ist; Reduzieren der Zieleinspritzmenge um die erste und die zweite Reduktionsmenge; und Erzeugen des Einspritz-Steuersignals und Abgeben des Signals an die elektronisch gesteuerte Brennstoff-Einspritzsteuereinrichtung.
Außerdem sieht die Erfindung ein Verfahren zum Steuern einer Dieselbrennkraftmaschine mit Auspuffgas-getriebenem Turbolader und einer elektronisch gesteuerten Brennstoff-Einspritzeinrichtung zum Einspritzen von Brennstoff in die Maschine vor, welche elektronisch gesteuerte Brennstoff- Einspritzeinrichtung auf ein Einspritz-Steuersignal anspricht, das den Anfangszeitpunkt und die Dauer des Einspritzvorganges bestimmt, welches Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Abtasten des Druckes im Einlaßsystem der Maschine in einer Position stromabwärts eines Kompressors des Turboladers; Abtasten des Auspuffgasdruckes im Auspuffsystem der Maschine in einer Position stromaukwärts einer Turbine des Turboladers; Abtasten der Maschinendrehzahl; Abtasten des Ausgangsleistungsbedarfs der Maschine; Bestimmen einer Zieleinspritzmenge auf der Basis der momentanen Maschinendrehzahl und des momentanen Leistungsbedarfs; Bestimmen eines Zielladedrucks für die momentane Maschinendrehzahl und den momentanen Leistungsbedarf; Vergleichen des Zielladedruckes mit dem abgetasteten Ladedruck und Berechnen einer ersten Einspritz-Reduktionsmenge in dem Falle, daß der abgetastete Ladedruck niedriger als der Zielladedruck ist beziehungsweise im anderen Fall Setzen der ersten/zweiten Einspritz-Reduktionsmenge auf Null; Bestimmen einer Zieldruckdifferenz, die zwischen dem Ladedruck und dem Auspuffgasdruck bestehen sollte; Bestimmen der Differenz zwischen dem Ladedruck und dem Auspuffgasdruck und Bestimmen einer tatsächlichen Druckdifferenz; Vergleichen der Zieldruckdifferenz und der tatsächlichen Druckdifferenz und Bestimmen einer zweiten Einspritz-Reduktionsmenge in dem Falle, daß die tatsächliche Druckdifferenz größer als die Zieldruckdifferenz ist; Reduzieren der Zieleinspritzmenge um die erste und die zweite Reduktionsmenge; und Erzeugen des Einspritzsteuersignals und Abgeben des Signals an die elektronisch gesteuerte Brennstoff-Einspritzsteuereinrichtung.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das die konzeptuelle Anordnung zeigt, die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt;
Fig. 2 zeigt ein Maschinensystem des Types, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird;
Fig. 3 ist ein Flußdiagramm, das die Schritte darstellt, die die Betriebsweise einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung charakterisiert;
Fig. 4 ist ein Graph, der anhand der Maschinendrehzahl und des Basis- Einspritzzeitpunktes Kartendaten darstellt, die in der vorliegenden Erfindung zum Bestimmen einer Basis-Einspritzmenge verwendet werden;
Fig. 5 und 6 sind Graphen. die anhand der Maschinendrehzahl und des Maschinendrehmoments (Grad des Gaspedal-Niederdrückens) die Kartendaten darstellt, die in der vorliegenden Erfindung zum Bestimmen von Ziel-Lade- und Druckdifferenz-Werten verwendet werden, die in Verbindung mit der Berechnung der ersten und der zweiten Einspritz-Reduktionsmenge verwendet werden;
Fig. 7 bis 9 stellen graphisch Kartendaten dar, die in Verbindung mit der Steuerung der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
Fig. 10 ist eine Schnittansicht, die eine Brennstoff-Einspritzpumpe darstellt, die in den einleitenden Absätzen der vorliegenden Erfindung diskutiert wird;
Fig. 11 ist ein Zeitablaufplan, der zwei Impulsfolgen zeigt, die in Verbindung mit dem Betrieb der in Fig. 10 gezeigten Anordnung erzeugt werden; und
Fig. 12 bis 14 sind Graphen, die jeweils die Beziehungen zwischen der Maschinendrehzahl und der Druckdifferenz, der Maschinendrehzahl und dem Ladedruck PB und der Maschinendrehzahl und dem Auspuffgasdruck PEX darstellen, die sich bei turbogeladenen Dieselmaschinen ergeben.
Fig. 2 zeigt ein Maschinensystem, auf das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird. In dieser Anordnung ist eine Dieselmaschine 41 mit einer Kraftstoff-Einspritzpumpe 42, die im wesentlichen der in Verbindung mit Fig. 10 gezeigten und offenbarten gleicht; einer Einlaßleitung 43, die den Kompressor 48 eines Turboladers 47 einschließt; und einer Auspuffleitung 45, die eine Auspuffgasturbine 49 einschließt, die operativ mit dem Kompressor 48 verbunden ist.
Drucksensoren 51 und 52 sind derart angeordnet, daß sie jeweils den in einem Einlaßkrümmer 44 vorherrschenden Ladedruck PB und den in einem Auspuffkrümmer 46 stromaufwärts der Turbine 49 vorherrschenden Auspuffdruck PEX abtasten. In diesem Beispiel stehen diese Sensoren 51,52 in Fluidverbindung mit dem Einlaß- und dem Auspuffkrümmer, jeweils mittels der Leitungen 53 und 54.
Der Ladedrucksensor 51 ist so angeordnet, da er ein Signal VPB ausgibt, wohingegen der Auspuffdrucksensor 52 derart angeordnet ist, daß er ein Signal VPEX ausgibt. Diese Sensoren können beispielsweise Halbleiter-Piezo-Dehnungsmesser sein, die aus Silizitim derart hergestellt sind, daß sie Membranen bilden, die den jeweiligen Drücken ausgesetzt sind.
Ein Sensor 55 für das Niederdrücken des Gaspedais ist operativ mit einem Gaspedal 56 verbunden und so angeordnet, daß es ein Signal V ausgibt, das für den Betrag des Niederdrückens repräsentativ ist. Ein Maschinendrehzahlsensor 57 ist so angeordnet, daß er ein Signal VN erzeugt, die Ausgaben dieser Sensoren werden zum Repräsentieren der momentanen Fahr- oder Betriebsbedingungen der Maschine 41 verwendet.
Eine Steuereinheit 61 ist so ausgebildet, das sie die Eingaben VPB, VPEX, V und VN von den oben erwähnten Sensoren empfängt. Wie gezeigt, umfaßt diese Steuereinheit 61 einen Mikroprozessor, der im wesentlichen ein Eingabe-Interface 62, ein ROM 63, ein PAM 64 und eine CPU 65 aufweist.
Das ROM enthält ein zuvor aufgezeichnetes Programm, das so entworfen wurde, daß es die Daten von dem I/O-Interface 62 einliest und diese verarbeitet. Das Verarbeitungsergebnis, das Daten enthält, die für den Zeitpunkt, zu dem die Einspritzung gestartet werden soll, und für die Zeitdauer repräsentativ sind, für die die Einspritzung stattfinden soll, wird in das I/O-Interface 62 gebracht und nachfolgend in Gestalt eines Einspritz-Steuerimpulses an das Steuerventil 14 ausgegeben.
Es wird darauf hingewiesen, daß, wie üblich, die Daten, die von dem I/O-Interface eingelesen werden, in dem RAM und der CPU 64,65 temporär gespeichert und verarbeitet werden. Es ist natürlich klar, daß sämtliche der in dem funktionalen Blockdiagramm dargestellten Funktionen 25 bis 32 in diesem besonderen Beispiel durch die Steuereinheit 62 ausgeführt und/oder gesteuert werden; und daß Fig. 1 lediglich dazu dient, die konzeptuelle Anord nung der vorliegenden Erfindung darzustellen.
Fig. 3 zeigt in Gestalt eines Flußdiagramms die Schritte, die die Arbeitsweise der vorliegenden Ausführungsform charakterisieren. Der erste Schritt (1001) dieser Routine sieht vor, daß ein frischer Satz von für die verschiedenen Be rechnungen notwendigen Daten eingelesen und geeignet in den Speicher gebracht wird. Insbesondere werden die momentanen Werte des Gaspedal-Niederdrückwinkels , der Maschinendrehzahl N, des Ladedrucks PB und des Atispuffdruckes PEX, zur weiteren Verarbeitung eingelesen und abgespeichert.
In Schritt 1002 wird ein Einspritzdauer-Korrekturfaktor KN, der mit der Maschinendrehzahl variiert, unter Verwendung des Wertes N hergeleitet. Dieses Herleiten wird unter Verwendung von zuvor aufgezeichneten Kartendaten der in Fig. 9 dargestellten Art durchgeführt. Gemäß dieser Figur nimmt der Wert des Korrekturfaktors KN ab, sobald die Maschinendrehzahl N einen vorgegebenen Pegel überschreitet. Der Grund hierfür liegt darin, daß mit zunehmender Maschinendrehzahl die Effizienz der Brennstoff-Einspritzpumpe ansteigt und daß, damit der entsprechende Anstieg der tatsächlich ausgestoßenen Brennstoffmenge kompensiert wird, es notwendig ist, geringfügig die Zeitdauer zu verringern, für die das Ventil 14 bestimmt ist, einen Offen-Zustand einzunehmen.
In den Schritten 1003 bis 1005 werden die Basis-Einspritzdauer AVM, der Basis-Ladedruck PBM bei nicht-transitorischem Maschinenbetrieb und die nicht-transitorische Basis-Druckdifferenz PDM (Druckdifferenz zwischen dem Lade- und dem Auspuffgasdruck) durch Tabellenlesen hergeleitet. Fig. 4 zeigt ein Beispiel von derartigen Kartendaten. In diesem Beispiel sind die Daten anhand der Maschinendrehzahl N und des Grades des Gaspedal-Niederdrückens aufgezeichnet. Je nach Charakteristik des besonderen Maschinentyps können Daten der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Art verwendet werden. Diese Daten werden anhand der Maschinendrehzahl N und des Drehmoments (bezeichnet durch ) aufgezeichnet. Wenn Werte von N und gegeben sind, dann ist es möglich, zu bestimmen, welcher besondere Ladedruck PBM oder Druckdifferenzwert PDM durch die Koordinaten (N, ) der beiden Parameter repräsentiert wird.
In den Schritten 1006 bis 1010 wird der Betrag AAVP hergeleitet, um den der Ladedruck verändert werden soll (siehe Block 28 in Fig. 1). Dies beinhaltet das Herleiten der Differenz zwischen dem theoretisch korrekten und dem tatsächlichen Ladedruck, nämlich ΔPB = PBM - PB, in Schritt 1006 und das Entscheiden darüber, ob eine Differenz zwischen den beiden Werten existiert, in Schritt 1007. Falls das Ergebnis der Untersuchung in Schritt 1007 derart ist, daß angezeigt wird, daß ΔPB kleiner als Null ist (daß nämlich der momentane Ladedruck PB größer/gleich als der theoretisch geforderte PBM ist), dann geht die Routine weiter mit Schritt 1010.
Falls andererseits der momentane Ladedruck als unzureichend erkannt wird, dann wird in einem Schritt 1008 der Wert von ΔPB dazu verwendet, den Betrag ΔAVP herzuleiten, um den die Einspritzmenge zur geforderten Druckreduzierung verringert werden soll. Dieses Herleiten kann unter Verwendung der Tabellendaten der in Fig. 7 dargestellten Art durchgeführt werden.
In Schritt 1009 wird der Wert von ΔAVP unter Verwendung des zuvor hergeleiteten Maschinendrehzahl-abhängigen Einspritzdauer-Korrekturfaktors KN modifiziert, wodurch die Korrektur in bezug auf die momentane Pumpeneffizienz eingestellt wird.
Es wird darauf hingewiesen, daß für den Fall, daß der momentane Ladedruck PB kleiner als der theoretisch geforderte Wert von PBM ist, die Einspritzvolumen-Einstellung nicht durchgeführt wird.
In den Schritten 1011 bis 1015 wird der Betrag ΔAVD hergeleitet, mit dem notwendigerweise die Druckdifferenz einzustellen ist, die zwischen dem Ladedruck und dem Auspuffgasdruck besteht. Dies beinhaltet als erstes das Herleiten der Differenz zwischen der tatsächlichen Druckdifferenz und der theoretisch korrekten Druckdifferenz (Schritt 1011), nämlich ΔPD = PD - PDM Es wird darauf hingewiesen, daß folgendes gilt: PD = PEX - PB. Dementsprechend kann eine Unterroutine ausgeführt werden, die die Differenz zwischen den Momentanwerten von PEX und PB ermittelt.
In Schritt 1012 wird die tatsächliche Druckdifferenz PD mit dem theoretisch ermittelten Wert PDM verglichen. Falls die Differenz zwischen diesen beiden Werten nicht kleiner/gleich Null ist, wodurch angezeigt wird, daß die tatsächlichen Druckdifferenz größer als die theoretische ist, dann geht die Routine weiter mit Schritt 1013, in dem eine Brennstoffzufuhr-Reduktionsmenge ΔAVD, um den die Druckdifferenz und somit die Ladeeffizienz verringert werden soll, hergeleitet wird. Diese Herleitung kann unter Verwendung einer Technik zum Tabellenlesen von tabellierten Daten durchgeführt werden, die in der in Fig. 8 dargestellten Weise angeordnet sind.
In Schritt 1014 wird ΔAVD mit KN modifiziert, so daß der Effekt der momentanen Maschinendrehzahl (Einspritzpumpeneffizienz) berücksichtigt wird.
Für den Fall, daß Schritt 1012 anzeigen sollte, daß die momentane Druckdifferenz kleiner als der theoretisch geforderte Wert ist und es nicht notwendig ist, den Ladeeffizienzeffekt zu verringern, wird der Wert von ΔAVD auf Null gesetzt (Schritt 1015). In Schritt 1016 wird die Einspritzdauer AV dadurch bestimmt, daß die beiden Korrektur-(Reduktions-)Mengen ΔAVP und ΔAVD von dem in Schritt 1003 ermittelten Wert AVM subtrahiert werden. Dieser Wert AV wird dann in Schritt 1017 in den Speicher geschrieben, und die Routine ist zu Ende.
Eine getrennte Routine wird dazu verwendet, die AV-Daten in ein Impulsfolgesignal mit einer angemessenen Pulsbreite umzuwandeln. Dieses Signal wird mittels einer geeigneten Treiberschaltung 33 von dem I/O-Interface 62 an das Ventil 14 übermittelt.

ARBEITSWEISE

Die Arbeitsweise der oben beschriebenen Anordnung ist derart, daß während der Beschleunigung die Turbolader-Verzögerung diejenige Situation herbeiruft, in der der tatsächliche Ladedruck PB momentan kleiner als der Zieloder Basis-Ladedruck PBM ist. Dies verursacht eine momentane Verringerung der Ladeeffizienz, mit der Luft in den oder die Zylinder der Maschine eingebracht wird. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Basis-Einspritzdauer AVM auf der Basis des Betrages des Niederdrückens des Gaspedals hergeleitet. Dieser Wert ist jedoch unter dem momentanen Satz von Umständen übermäßig hoch. Um dieses zu korrigieren, wird ein Ziel-Ladedruck PBM hergeleitet und mit demjenigen Druck, der in dem Einlaßsystem stromabwärts des Turbolader-Kompressors vorherrscht, verwendet, so daß ein Betrag ΔAVP hergeleitet wird, um den der Wert AVM verringert werden soll.
Jedoch ist bei sehr schneller Beschleunigung diese Signalkorrektur unzureichend. Das bedeutet, daß unter diesen Bedingungen die Differenz zwischen dem Lade- und dem Auspuffgasdruck ansteigt und die Ladeeffizienz der Maschine verringert. Dementsprechend wird ein zweiter Korrekturwert herge leitet. Dieser Korrekturwert bezieht sich nicht ausschließlich auf den Ladedruck, sondern wird stattdessen dadurch hergeleitet, daß eine Zieldruckdifferenz PDM bestimmt und diese mit der tatsächlichen Differenz verglichen wird. Das Ergebnis DAVD dieses Vergleiches wird ebenfalls von dem Wert AVM subtrahiert.
Durch die Verwendung des zweiten Korrekturfaktors wird selbst bei plötzlicher Beschleunigung die eingespritzte Brennstoffmenge passend zu der Luftmenge, die tatsächlich in die Zylinder geladen wird, gemacht, und als Ergebnis werden anormal reiche Mischungen, die Rauch und dergleichen erzeugen, nicht gebildet. Dies führt dazu, daß die Rauchemissionen verringert werden bei gleichzeitiger Verbesserung der Brennstoffökonomie und der Maschinenausgangsleistungscharakteristik.
Zusammengefaßt sieht die vorliegende Erfindung vor, daß an dem Volumen des eingespritzten Brennstoffes zwei Korrekturen vorgenommen werden. Die erste basiert auf dem Ladedruck, wohingegen die zweite auf der Differenz zwischen dem Lade- und dem Auspuffgasdruck basiert. Die erste berücksichtigt die Verzögerung des Ladedruck-Aufbaus aufgrund des Turboloches bei mittelstarker Beschleunigung, während die zweite den Verlust an Ladeeffizienz kompensiert, der bei stärkerer Beschleunigung auftritt.

Claims

1. Dieselbrennkraftmaschine (41) mit

- einem vom Auspuffgas angetriebenen Turbolader (47);

- einer elektronisch gesteuerten Brennstoff-Einspritzeinrichtung (14), die das Einspritzen des Brennstoffs in die Maschine steuert, welche elektronisch gesteuerte Brennstoff-Einspritzeinrichtung (14) anspricht auf ein Einspritz-Steuersignal, das den Einspritz-Zeitpunkt und die Dauer der Einspritzung bestimmt;

- einem Ladedrucksensor (51), der den Druck im Einlaßsystem (44) der Maschine in einer Position stromabwärts eines Kompressors (48) des Turboladers (47) abtastet;

- einem Auspuffgas-Drucksensor (52), der den Druck im Auspuffsystem (46) der Maschine in einer Position stromaufwärts einer Turbine (49) des Turboladers (47) abtastet;

- einem Maschinendrehzahlsensor (57);

- einem Leistungsbedarfssensor (55), der den Bedarf der Ausgangsleistung der Maschine erfaßt;

- einer Steuereinrichtung (61), die auf den Ladedrucksensor (51), den Auspuffgas-Drucksensor (52), den Maschinendrehzahlsensor (57) und den Leistungsbedarfssensor (55) anspricht und eine Schaltung aufweist zum:

- Bestimmen einer Einspritz-Zielmenge auf der Basis der jeweiligen Maschinendrehzahl und des jeweiligen Leistungsbedarfssensors (55);

- Bestimmen eines Ziel-Ladedrucks für die jeweilige Maschinendrehzahl und den jeweiligen Leistungsbedarf;

- Vergleichen des Ziel-Ladedrucks mit dem abgetasteten Ladedruck und Berechnen einer ersten Einspritz-Reduktionsmenge in dem Falle, daß der abgetastete Ladedruck unterhalb des Ziel-Ladedrucks liegt, bzw. im anderen Falle zum Setzen der ersten Einspritz-Reduktionsmenge auf Null;

- Bestimmen einer Ziel-Druckdifferenz zwischen dem Ladedruck und dem Auspuffgasdruck;

- Bestimmen einer tatsächlichen Druckdifferenz zwischen dem Ladedruck und dem Auspuffgasdruck;

- Vergleichen der Ziel-Druckdifferenz und der tatsächlichen Druckdifferenz und Berechnen einer zweiten Einspritz-Reduktionsmenge in dem Falle, daß die tatsächliche Druckdifferenz größer als die Ziel-Druckdifferenz ist, bzw. andernfalls Setzen der Einspritz-Reduktionsmenge auf Null;

- Reduzieren der Ziel-Einspritzmenge durch die ersten und zweiten Reduktionsmengen; und

- Erzeugen des Einspritz-Steuersignals und Abgeben des Signals an die elektronisch gesteuerte Brennstoffeinspritz-Steuereinrichtung.

2. Dieselbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, bei der der Leistungsbe darfssensor einen Sensor (55) für das Niederdrücken des Gaspedals umfaßt, der mit dem Gaspedal (56) der Maschine verbunden ist.

3. Verfahren zum Steuern einer Dieselbrennkraftmaschine (41) mit Auspuffgas-getriebenem Turbolader (47) und einer elektronisch gesteuerten Brennstoff-Einspritzeinrichtung (14) zum Einspritzen von Brennstoff in die Maschine, welche elektronisch gesteuerte Brennstoff-Einspritzeinrichtung (14) auf ein Einspritz-Steuersignal anspricht, das den Anfangszeitpunkt und die Dauer des Einspritzvorganges bestimmt, mit den folgenden Schritten:

- Abtasten des Druckes im Einlaßsystem (44) der Maschine in einer Position stromabwärts eines Kompressors (48) des Turboladers (47);

- Abtasten des Auspuffgasdrnckes im Auspuffsystem (46) der Maschine in einer Position stromaufwärts einer Turbine (49) des Turboladers (47);

- Abtasten der Maschinendrehzahl;

- Abtasten des Ausgangsleistungsbedarfs der Maschine;

- Bestimmen der Ziel-Einspritzmenge auf der Basis der jeweiligen Maschinendrehzahl und des Leistungsbedarfs;

- Bestimmen eines Ziel-Ladedruckes für die jeweilige Maschinendrehzahl und den Leistungsbedarf;

- Vergleichen des Ziel-Ladedruckes mit dem abgetasteten Ladedruck und Berechnen einer ersten Einspritz-Reduktionsmenge in dem Fall, daß der abgetastete Ladedmck niedriger als der Ziel-Ladedruck ist, bzw. im anderen Falle Setzen der Einspritz-Reduktionsmenge auf Null;

- Bestimmen einer tatsächlichen Druckdifferenz zwischen dem Ladedruck und dem Auspuffdruck;

- Vergleichen der Ziel-Druckdifferenz und der tatsächlichen Druckdifferenz und Berechnen einer zweiten Einspritz-Reduktionsmenge in dem Falle, daß die tatsächliche Druckdifferenz größer als die Ziel-Druckdifferenz ist, bzw. andernfalls Setzen der zweiten Einspritz-Reduktionsmenge auf Null;

- Reduzieren der Ziel-Einspritzmenge durch die ersten und zweiten Reduktionsmengen;

- Erzeugen des Einspritz-Steuersignals und Abgeben des Signals an die elektronisch gesteuerte Brennstoffeinspritz-Steuereinrichtung (14).

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der Schritt des Abtastens des Lei stungsbedarfs der Maschine das Abtasten des Niederdrückens eines Gaspedals (56) der Maschine umfaßt.