EP1136683B1 - Kraftstoffzumess-System für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Kraftstoffzumess-System für eine Brennkraftmaschine Download PDF

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EP1136683B1
EP1136683B1 EP20010106750 EP01106750A EP1136683B1 EP 1136683 B1 EP1136683 B1 EP 1136683B1 EP 20010106750 EP20010106750 EP 20010106750 EP 01106750 A EP01106750 A EP 01106750A EP 1136683 B1 EP1136683 B1 EP 1136683B1
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EP
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fuel
internal combustion
combustion engine
hot start
lambda
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EP20010106750
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Wim Dipl.-Ing. Sollart (Fh)
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Adam Opel GmbH
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Adam Opel GmbH
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/003—Adding fuel vapours, e.g. drawn from engine fuel reservoir
    • F02D41/0032—Controlling the purging of the canister as a function of the engine operating conditions
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    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio

Definitions

  • the invention relates to a Kraftstoffzumess system for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • a fuel metering system is known from JP 08 200166 A.
  • a hot start of an internal combustion engine is always present when the internal combustion engine is switched off after a long period of operation under high load and restarted after a short standstill.
  • the heat in the internal combustion engine then heats up the fuel-carrying parts and the intake tract during this standstill.
  • Fuel vapor bubbles, which may thereby form, result in such a start to an insufficient fuel supply to the internal combustion engine.
  • DE 42 24 893 A1 describes a method for metering fuel for an internal combustion engine in conjunction with a hot start. According to this method, in which a base value for the fuel metering is superimposed, at least temporarily, with a signal based on the signal of a lambda sensor, measures for compensating the hot-start-related mixture disturbances are initiated in such a way that a change in parameters of the lambda control takes place result in a mixture greasing.
  • a hot start is detected by comparing the current temperature of the internal combustion engine or the intake air temperature with a predetermined normal temperature.
  • EP 0 191 170 B1 describes a device for venting fuel tanks in internal combustion engines with an activated carbon filter for buffering the fuel vapor and a depending on the signal of a lambda probe electrically controlled tank vent valve with continuously variable passage, in addition to the lambda-dependent opening of the tank venting valve on a pilot control map in dependence on load and speed the opening of the tank vent valve is determined.
  • an effective venting and regeneration of the activated carbon filter can be achieved without any disturbing influence on the fuel metering device subjected to a lambda control.
  • a regulation for a hot start is not given here.
  • a control system for the fuel metering of an internal combustion engine is shown in which a hot start is detected by comparing the coolant temperature or the intake air temperature with a predetermined threshold temperature.
  • the invention has for its object to provide a fuel metering system, which ensures a safe start and good engine operation under all conditions after a hot start, so even if significant amounts of disturbing fuel vapor in the form of vapor bubbles in the fuel supply system are present are flushed out after a minimum running time of the internal combustion engine.
  • the hot start and hot post start corrections are performed normally.
  • the hot post-start corrections are superimposed by opening the tank vent valve by pilot control according to a load and speed dependent map.
  • mixture deviations are compensated by steam bubbles in the fuel supply device.
  • the quickly responsive lambda control is switched on in order to superimpose the pre-control of the tank venting valve specified by the tank venting characteristic map in such a way that an optimum mixture for the combustion process is provided.
  • the tank ventilation valve becomes targeted more or less open or closed, thus correcting the mixture composition.
  • the control of the tank ventilation valve can be carried out continuously or clocked. Only when the regulation of the mixture composition alone via the tank vent valve no longer leads to optimum values, is additionally influenced by the engine control on the fuel supply device to optimize the fuel-air ratio lambda.
  • This function is maintained until the hot start conditions are completed. It can also be aborted after a predetermined running time of the internal combustion engine or after reaching a predetermined driving speed in a vehicle drive. Even if it is detected that predominantly liquid fuel is injected via the fuel supply device, the function can be aborted.
  • the internal combustion engine then continues to operate in the usual way and the tank ventilation valve is regulated according to its normal characteristic map.
  • An internal combustion engine 1 has an intake pipe 2 and an exhaust tract 3.
  • the throttle valve 4 can be operated via an accelerator pedal directly or indirectly with the interposition of the control device 5 by the driver.
  • the fuel supply device 7, the z. B. may be formed by an electrically controllable fuel injection valve 8 fuel is supplied from a tank 9 via a fuel line.
  • a tank vent line 10 Between the tank 9 and the intake pipe 2 extends a tank vent line 10, in the course of which an adsorption filter 11 and a tank vent valve 12 are arranged.
  • the tank vent valve 12 is variable via a line 13 by means of the electronic control device 5 in its passage. This can be done in a conventional manner by continuously adjusting the passage or by timed opening and closing of the passage.
  • the adsorption filter 11 is provided with a vent line 14 to the atmosphere.
  • a lambda probe 15 is arranged, whose signal is fed via a lambda probe line 16 of the control device 5.
  • the internal combustion engine 1 is equipped with a device known per se for detecting a hot start. Such a device is z. B. described with DE patent application 100 05 257.6. The presence of the conditions of a hot start is supplied to the control device 5 via the lines 17.
  • the flow chart of Fig. 2 shows the features of the operation of the fuel metering system according to the invention.
  • the controller 5 is a lambda control for optimal H disclosenachstart discipline made: Box 22
  • the tank venting valve 12 is actuated, whereby fuel vapors from the adsorption filter 11 reach the intake pipe 2.
  • the lambda control of the control device 5 the fuel-air mixture is corrected by influencing the tank vent valve map so that optimal H disclosenachstartlini remain: Box 24.
  • the internal combustion engine 1 can start and run trouble-free generally under hot start conditions. This is also possible because at hot start conditions, a signal from the lambda probe 15 is available very quickly.
  • the internal combustion engine can now be operated in a conventional operating mode with a lambda-regulated fuel metering essentially via the fuel supply device 7 on.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Supplying Secondary Fuel Or The Like To Fuel, Air Or Fuel-Air Mixtures (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffzumess-System für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Ein solches Kraftstoff-Zumesssystem ist aus JP 08 200166 A bekannt.
  • Ein Heißstart einer Brennkraftmaschine liegt immer dann vor, wenn die Brennkraftmaschine nach längerem Betrieb unter hoher Last abgestellt und nach kurzem Stillstand wieder gestartet wird. Die in der Brennkraftmaschine befindliche Wärme heizt dann während dieses Stillstandes auch die Kraftstoff führenden Teile sowie den Ansaugtrakt auf. Kraftstoffdampfblasen, die sich dadurch bilden können, führen bei einem solchen Start zu einer ungenügenden Kraftstoffversorgung der Brennkraftmaschine. In Folge der dadurch entstehenden extremen Gemischabmagerung ergeben sich schlechtes Anspringverhalten und zumindest solange, bis sich wieder normale Temperaturverhältnisse eingestellt haben, unzureichendes Motorlaufverhalten.
  • Mit DE 42 24 893 A1 ist ein Verfahren zur Kraftstoffzumessung für eine Brennkraftmaschine in Verbindung mit einem Heißstart beschrieben. Nach diesem Verfahren, bei dem ein Basiswert für die Kraftstoffzumessung zumindest zeitweilig mit einer auf dem Signal einer Lambda-Sonde basierenden Signal überlagert wird, werden Maßnahmen zur Kompensation der heißstartbedingten Gemischstörungen derart eingeleitet, dass eine Änderung von Parametern der Lambda-Regelung erfolgt, die auf eine Gemischanfettung hinauslaufen.
  • Ein Heißstart wird durch Vergleich der aktuellen Temperatur der Brennkraftmaschine bzw. der Ansaugluft-Temperatur mit einer vorbestimmten Normaltemperatur erkannt.
  • Die EP 0 191 170 B1 beschreibt eine Vorrichtung zur Entlüftung von Kraftstofftanks bei Brennkraftmaschinen mit einem Aktivkohlefilter zum Zwischenspeichern der Kraftstoffdämpfe und einem in Abhängigkeit vom Signal einer Lambda-Sonde elektrisch gesteuerten Tankentlüftungsventil mit kontinuierlich veränderbarem Durchlass, wobei ergänzend zur Lambda-abhängigen Öffnung des Tankentlüftungsventils über ein Vorsteuer-Kennfeld in Abhängigkeit zu Last und Drehzahl die Öffnung des Tankentlüftungsventils bestimmt ist.
  • Damit kann eine wirksame Entlüftung und Regenerierung des Aktivkohlefilters erreicht werden, ohne dass ein störender Einfluss auf die einer Lambda-Regelung unterworfene Kraftstoff-Dosiereinrichtung auftritt. Ein Regulativ für einen Heißstart ist hier aber nicht gegeben.
  • Mit der (bisher unveröffentlichten) DE-Patentanmeldung 100 05 257.6 ist eine Steuerung für die Kraftstoffzumessung einer Brennkraftmaschine mit einer Einrichtung zum Erkennen eines Heißstartes durch Messen des aktuellen elektrischen Widerstands der Öffnungseinrichtung der Einspritzdüsen beschrieben.
  • Mit DE 44 35 419 A1 ist ein Steuersystem für die Kraftstoffzumessung einer Brennkraftmaschine dargestellt, bei dem durch Vergleich der Kühlmitteltemperatur bzw. der Ansauglufttemperatur mit einer vorgegebenen Schwelltemperatur ein Heißstart erkannt wird.
  • In keiner dieser Druckschriften sind Lösungen für eine Kraftstoffzumessung oder eine Gemischaufbereitung während eines Heißstartes angeboten, die ein sicheres Anspring- und Laufverhalten gewährleisten.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffzumess-System zu schaffen, welches nach einem Heißstart unter allen Bedingungen einen sicheren Start und einen guten Motorlauf sichert, also auch dann, wenn erhebliche Mengen von störendem Kraftstoffdampf in Form von Dampfblasen im Kraftstoffzuführsystem vorhanden sind, welche erst nach einer Mindestlaufzeit der Brennkraftmaschine ausgespült sind.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Bei Erkennen eines Heißstarts werden die Heißstart- und die Heißnachstart-Korrekturen normal durchgeführt. Die Heißnachstart-Korrekturen werden jedoch überlagert durch Öffnen des Tankentlüftungsventils durch Vorsteuerung gemäß eines last- und drehzahlabhängigen Kennfeldes. Hierdurch werden Gemischabweichungen durch Dampfblasen in der Kraftstoff-Zuführeinrichtung ausgeglichen. Gleichzeitig wird die schnell ansprechende Lambda-Regelung eingeschaltet, um die vom Tankentlüftungs-Kennfeld vorgegebene Vorsteuerung des Tankentlüftungsventils so zu überlagern, dass ein für den Verbrennungsvorgang optimales Gemisch bereitgestellt wird. Dabei wird das Tankentlüftungsventil gezielt mehr oder weniger geöffnet oder geschlossen und so die Gemischzusammensetzung korrigiert. Die Steuerung des Tankentlüftungsventils kann dabei kontinuierlich oder auch getaktet erfolgen. Erst wenn die Regelung der Gemischzusammensetzung allein über das Tankentlüftungsventil nicht mehr zu optimalen Werten führt, wird zusätzlich von der Motorsteuerung auf die Kraftstoff-Zuführeinrichtung Einfluss genommen, um das Kraftstoff-Luftverhältnis Lambda zu optimieren.
  • Diese Funktion wird solange aufrechterhalten, bis die Heißstartbedingungen beendet sind. Sie kann auch nach einer vorgegebenen Laufzeit der Brennkraftmaschine oder nach Erreichen einer vorgegebenen Fahrgeschwindigkeit bei einem Fahrzeugantrieb abgebrochen werden. Auch wenn erkannt wird, dass überwiegend flüssiger Kraftstoff über die Kraftstoff-Zuführeinrichtung eingespritzt wird, kann die Funktion abgebrochen werden. Die Brennkraftmaschine arbeitet dann in üblicher Weise weiter und das Tankentlüftungsventil wird gemäß seinem normalen Kennfeld geregelt.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1:
    ein Kraftstoffzumess-System einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges mit den für die Erfindung wesentlichen Komponenten in schematisierter Form;
    Fig. 2:
    ein Flussdiagramm der Arbeitsweise des Kraftstoffzumess-Systems, soweit diese von der Erfindung betroffen ist.
  • Eine Brennkraftmaschine 1 weist ein Ansaugrohr 2 und einen Abgastrakt 3 auf. Im Verlauf des Ansaugrohres 2 befindet sich eine verstellbare Drosselklappe 4 und eine mittels einer elektronischen Steuereinrichtung 5 über eine Leitung 6 beeinflussbare Kraftstoff-Zuführeinrichtung 7. Die Drosselklappe 4 kann über ein Fahrpedal direkt oder indirekt unter Zwischenschaltung der Steuereinrichtung 5 vom Fahrer betätigt werden. Der Kraftstoff-Zuführeinrichtung 7, die z. B. durch ein elektrisch ansteuerbares Kraftstoff-Einspritzventil gebildet sein kann, wird über eine Kraftstoffleitung 8 Kraftstoff aus einem Tank 9 zugeführt. Zwischen dem Tank 9 und dem Ansaugrohr 2 verläuft eine Tankentlüftungsleitung 10, in deren Verlauf ein Adsorptionsfilter 11 sowie ein Tankentlüftungsventil 12 angeordnet sind. Das Tankentlüftungsventil 12 ist über eine Leitung 13 mittels der elektronischen Steuereinrichtung 5 in seinem Durchlass veränderbar. Dies kann in an sich bekannter Weise durch kontinuierliches Verstellen des Durchlasses oder durch zeitlich getaktetes Öffnen und Schließen des Durchlasses erfolgen. Das Adsorptionsfilter 11 ist mit einer Belüftungsleitung 14 zur Atmosphäre hin versehen.
  • Im Abgastrakt 3 ist eine Lambda-Sonde 15 angeordnet, deren Signal über eine Lambda-Sonden-Leitung 16 der Steuereinrichtung 5 zugeleitet wird.
  • Die Brennkraftmaschine 1 ist mit einer an sich bekannten Einrichtung zum Erkennen eines Heißstartes ausgerüstet. Eine solche Einrichtung ist z. B. mit der DE-Patentanmeldung 100 05 257.6 beschrieben. Das Vorliegen der Bedingungen eines Heißstarts wird der Steuereinrichtung 5 über die Leitungen 17 zugeleitet.
  • Das Flussdiagramm gemäß Fig. 2 zeigt die Besonderheiten der Arbeitsweise des Kraftstoffzumess-Systems nach der Erfindung. Beim Start der Brennkraftmaschine 1 wird von der Einrichtung zum Erkennen eines Heißstartes geprüft, ob die Bedingungen eines Heißstartes vorliegen: Kasten 21. Ist erkannt, dass ein Heißstart vorliegt, dann wird von der Steuereinrichtung 5 eine Lambda-Regelung für optimale Heißnachstartbedingungen vorgenommen: Kasten 22. In unmittelbarer Folge wird, gemäß Kasten 23, das Tankentlüftungsventil 12 betätigt, wodurch Kraftstoffdämpfe aus dem Adsorptionsfilter 11 in das Ansaugrohr 2 gelangen. Über die Lambda-Regelung der Steuereinrichtung 5 wird das Kraftstoff-Luftgemisch durch Einflussnahme auf das Tankentlüftungsventil-Kennfeld so korrigiert, dass optimale Heißnachstartbedingungen erhalten bleiben: Kasten 24. Mit diesem Gemisch kann die Brennkraftmaschine 1 im Allgemeinen auch unter Heißstartbedingungen störungsfrei starten und laufen. Möglich ist dies auch dadurch, weil bei Heißstartbedingungen sehr schnell ein Signal von der Lambda-Sonde 15 zur Verfügung steht.
  • Evtl. in der Kraftstoff-Zuführeinrichtung 7 infolge der Erhitzung der Brennkraftmaschine 1 vor einem Heißstart entstandene Dampfblasen werden während des Startvorganges ausgespült. Das Ansaugrohr 2 insgesamt wird durch die wieder fließende Frischluft abgekühlt.
  • Dabei wird ständig geprüft, ob noch Heißstartbedingungen vorliegen: Kasten 25. Solange dies der Fall ist, erfolgt die Kraftstoffzumessung vorrangig über das Tankentlüftungsventil 12. Liegen im Weiteren keine Heißstartbedingungen vor, dann wird von der Steuereinrichtung 5 auf eine übliche Lambda-Regelung mittels der Kraftstoff-Zuführeinrichtung 7 umgeschaltet: Kasten 26. Gleichzeitig wird auf eine übliche und normale Kennfeldregelung des Tankentlüftungsventils 12 umgeschaltet: Kasten 27.
  • Die Brennkraftmaschine kann nun in einem üblichen Betriebsmodus mit einer Lambda-geregelten Kraftstoffzumessung im Wesentlichen über die Kraftstoff-Zuführeinrichtung 7 weiter betrieben werden.

Claims (3)

  1. Kraftstoffzumess-System für eine Brennkraftmaschine mit einem Ansaugrohr, einer Kraftstoff-Zuführeinrichtung, einer elektronischen Steuereinrichtung, einer Lambda-Regelung des Gemisches über zumindest eine abgasseitige Lambda-Sonde und mit einem Tankentlüftungssystem, bei welchem aus einem Kraftstofftank entweichende Kraftstoffdämpfe in einem regenerierbaren Adsorptionsfilter aufgefangen werden, wobei zum Regenieren ein von einem Tankentlüftungsventil gesteuerter Luftstrom über die Adsorptionsmasse des Filters zum Ansaugrohr der Brennkraftmaschine geführt wird, einer Einrichtung zum Erkennen eines Heißstarts und einem Vorsteuer-Kennfeld, das in Abhängigkeit zu Last und Drehzahl die Öffnung des Tankentlüftungsventils angibt, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen von Heißstartbedingungen die Lambda-Regelung auf das Öffnungsverhalten des Tankentlüftungsventils (12) derart einwirkt, dass sich ein für den Heißstart optimales Kraftstoff-Luft-Verhältnis Lambda vorrangig durch eine Zumessung des Kraftstoffs durch das Tankentlüftungsventil (12) einstellt und dabei die Regelung über das Tankentlüftungsventil (12) aufrechterhalten wird, bis die Heißstartbedingungen beendet sind oder eine vorgegebene Laufzeit der Brennkraftmaschine erreicht ist oder, im Falle einer Fahrzeug-Brennkraftmaschine, eine vorgegebene Fahrgeschwindigkeit erreicht ist.
  2. Kraftstoffzumess-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das eingestellte Kraftstoff-Luft-Verhältnis Lambda ein für den Heißstart und den Heißnachstart optimales Verhältnis ist.
  3. Kraftstoffzumess-System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen von Heißstartbedingungen die Lambda-Regelung allein auf das Öffnungsverhalten des Tankentlüftungsventils (12) einwirkt.
EP20010106750 2000-03-23 2001-03-17 Kraftstoffzumess-System für eine Brennkraftmaschine Expired - Lifetime EP1136683B1 (de)

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EP1136683A2 EP1136683A2 (de) 2001-09-26
EP1136683A3 EP1136683A3 (de) 2003-10-15
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