WO1991003637A1 - Kraftstoff-einspritzvorrichtung für eine luftverdichtende brennkraftmaschine - Google Patents

Kraftstoff-einspritzvorrichtung für eine luftverdichtende brennkraftmaschine Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a fuel injection device for an air-compressing internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • the invention has for its object to provide a fuel injection device of the generic type in which the soot development mentioned is avoided.
  • injection quantity is regulated as a function of the actual value of the start of injection.
  • the proposal according to the invention ensures that only that amount of fuel is injected with which soot-free operation is ensured at the actual start of spraying.
  • the particle values and HC emissions are also positively influenced.
  • an additional characteristic map is provided in which the injection quantity permissible for smoke-free operation is stored as a function of the speed and the start of injection. It is also possible to save the permissible injection quantity as a function of the deviation of the actual start of injection from the target start of injection as a function of the speed in the characteristic diagram.
  • the minimum value selection stage is also the signal which depending on the actual value of the start of injection specified injection quantity and only a signal corresponding to the smallest injection quantity is forwarded to the quantity signal box.
  • the injection pump which is designed as a distributor injection pump in the exemplary embodiment, contains a schematically indicated quantity setting unit 3 and a spray adjuster 4.
  • the injection adjuster 4 receives signals from an injection start transmitter 5, in which the start of injection setpoint is stored as a function of operating parameters.
  • a comparator 5a receives the setpoint from the injection initiator 5 and the actual signal of the start of injection from a sensor in the holder of the injection nozzle, compares this signal with the setpoint and gives a corresponding signal to the injection adjuster.
  • the quantity signal box 3 receives signals from a signal box controller 6, which contains, among other things, a smoke characteristic 7 and a torque limitation characteristic 8.
  • a minimum value selection stage 9 selects the smaller of the fuel quantities M or M- determined for the relevant operating point from the smoke map 7 and from the torque limiting characteristic 8 and only outputs a signal corresponding to the smaller quantity to the quantity signal box 3 further.
  • the signal box controller 6 contains another Map 10 in which the injection quantity permissible for smoke-free operation is stored as a function of the speed and the actual start of injection.
  • the signal of the injection quantity M determined from the characteristic diagram 10 is also fed to the minimum value selection stage 9, which now selects the smallest among the three values M,, M- and M- fed to it and forwards a corresponding signal to the quantity signal box 3.
  • the provision of the additional characteristic field 10 reliably ensures that the injection quantity is not above the value at which smoke-free operation is possible.
  • the system-related delay in the readjustment of the electromechanical or electrohydraulically operating spray adjuster 4 is thus switched off, in particular in the case of a rapid change of the actuator, which can lead to soot development.

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Abstract

Bei einer Kraftstoff-Einspritzanlage für eine luftverdichtende Brennkraftmaschine ist zur Regelung des Mengenstellwerks zusätzlich zu dem üblichen Rauchkennfeld und der Drehmomentbegrenzungs-Kennlinie ein Kennfeld vorgesehen, in dem die für einen rauchfreien Betrieb zulässige Einspritzmenge als Funktion der Drehzahl und des Ist-Spritzbeginns gespeichert ist. Über eine Minimalwert-Auswahlstufe wird dem Mengenstellwerk nur ein Signal zugeleitet, welches der kleinsten Menge entspricht, die aus dem Rauchkennfeld, der Drehmomentbegrenzungs-Kennlinie und dem zusätzlichen Kennfeld für den betreffenden Betriebspunkt entnommen wurde. Damit wird die sonst zu beobachtende Rauchentwicklung, die durch das verzögerte Ansprechen des Spritzverstellers bei schnellen Lastwechseländerungen zu beobachten ist, vermieden.

Description

Kraftεtoff-Einspritzvorrichtung für eine luftver¬ dichtende Brennkraftmaεchine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoff-Ein¬ spritzvorrichtung für eine luftverdichtende Brennkraft¬ maschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei der elektronischen Regelung von luftverdichtenden Brennkraftmaschinen wird die maximal mögliche Ein¬ spritzmenge bei betriebswarmem Motor durch das soge¬ nannte Rauchkennfeld <M_ =f (Luftdruck, Drehzahl) oder ME = :f (Luftmasse/Drehzahl)> und die Drehmomentbegrenzung <ME =, f (Drehzahl)> begrenzt. Durch eine Minimalwert-Aus¬ wahlstufe wird nur der Minimalwert der aus dem Rauchkenn¬ feld und der Drehmomentbegrenzungs-Kennlinie entnommenen Kraftstoffmengen für einen bestimmten Betriebspunkt an das Mengenstellwert weitergeleitet.
Üblicherweise wird bei luftverdichtenden Brennkraft¬ maschinen mittels des elektronisch geregelten Spritzver¬ stellers mit ansteigender Last ein früherer Spritzbeginn eingeregelt. Bekannt ist auch, daß die Rauchzahl der Brennkraftmaschine durch den Spritzbeginn stark beein¬ flußt werden kann.
Beim Übergang von Schubbetrieb oder Teillast auf Vollast wurde bei der bisherigen Dieselregelung eine zu hohe Ru߬ entwicklung festgestellt. Die Ursache dafür ist, daß durch die elektronische Steuereinheit zwar die für diese Last¬ änderung erforderliche, erhöhte Einspritzmenge freige¬ geben wird, der Spritzversteller jedoch diesem Last¬ wechsel nur verzögert folgt, so daß erhebliche Ab- weichungen des Ist-Spritzbeginns vom Soll-Spritzbeginn auftreten, die zu der erwähnten Rußentwicklung führen. Ein schnelleres Verstellen des Spritzverstellers ist aus hydraulischen und mechanischen Gründen nicht machbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoff- Einspritzvorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei der die erwähnte Rußentwicklung vermieden wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einspritzmenge in Abhängigkeit vom Istwert des Spritzbe- ginnε geregelt wird.
Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag wird erreicht, daß nur diejenige Kraftstoffmenge eingespritzt wird, mit der bei dem vorliegenden Ist-Spritzbeginn ein rußfreier Be¬ trieb sichergestellt ist. Des weiteren werden auch die Partikelwerte und die HC-Emissionen positiv beeinflußt.
In der praktischen Ausführung der Erfindung ist ein zu¬ sätzliches Kennfeld vorgesehen, in dem die für einen rauchfreien Betrieb zulässige Einspritzmenge als Funktion der Drehzahl und des Spritzbeginns gespeichert ist. Es ist auch möglich, im Kennfeld die zulässige Einspritzmenge als Funktion der Abweichung des Ist-Spritzbeginns vom Soll- Spritzbeginn in Abhängigkeit von der Drehzahl zu speichern.
Bei einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, bei der der elektronischen Steuereinheit für das Mengenεtellwerk eine Minimalwert-Auswahlstufe nachgeεchaltet ist, die dem Mengenstellwerk nur ein Signal zuleitet, welches dem kleineren der aus dem Rauchkennfeld und aus der Dreh- momentbegrenzungs-Kennlinie entnommenen Einεpritzmengen- werte für den jeweiligen Betriebspunkt entspricht, wird der Minimalwert-Auswahlεtufe auch daε Signal der in Ab- hängigkeit vom Istwert des Spritzbeginns festgelegten Einspritzmenge zugeführt und nur ein der kleinsten Ein¬ spritzmenge entsprechendes Signal an das Mengenstellwerk weitergeleitet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in der ein stark vereinfachtes Blockschaltbild einer Kraftstoff-Ein¬ spritzvorrichtung für eine luftverdichtende Brennkraft¬ maschine dargestellt ist.
Mit 1 ist eine luftverdichtende Brennkraftmaschine bezeichnet, die Kraftstoff von einer Einspritzpumpe 2 erhält. Die im Ausführungsbeispiel als Verteiler-Ein¬ spritzpumpe ausgebildete Einspritzpumpe enthält ein schematisch angedeutetes Mengenstellwerk 3 sowie einen Spritzversteller 4. Der Spritzversteller 4 erhält Signale von einem Spritzbeginngeber 5, in welchem der Spritz¬ beginn-Sollwert in Abhängigkeit von Betriebsparametern gespeichert ist. Ein Komparator 5a erhält vom Spritzbe¬ ginngeber 5 den Sollwert und von einem Sensor im Halter der Einspritzdüse das Ist-Signal des Einspritzbeginns, vergleicht dieses Signal mit dem Sollwert und gibt, ein entsprechendes Signal an den Spritzversteller.
Das Mengenstellwerk 3 erhält Signale von einem Stellwerkε- regler 6, der unter anderem ein Rauchkennfeϊd 7 und eine Drehmomentbegrenzungs-Kennlinie 8 enthält. Eine Minimal¬ wert-Auswahlstufe 9 wählt den kleineren der für den be¬ treffenden Betriebspunkt aus dem Rauchkennfeld 7 und aus der Drehmomentbegrenzungs-Kennlinie 8 ermittelten Kraft¬ stoffmengen M. bzwm M- aus und gibt nur ein der kleineren Menge entsprechendes Signal an das Mengenstellwerk 3 weiter.
Zusätzlich enthält der Stellwerksregler 6 ein weiteres Kennfeld 10, in welchem die für einen rauchfreien Betrieb zuläsεige Einspritzmenge als Funktion der Drehzahl und des Ist-Spritzbeginns gespeichert ist. Das Signal der aus dem Kennfeld 10 ermittelten Einspritzmenge M, wird ebenfalls der Minimalwert-Auswahlstufe 9 zugeführt, die nunmehr unter den drei ihr zugeführten Werten M, , M- und M-, den kleinsten auswählt und ein entsprechendes Signal an das Mengenstellwerk 3 weitergibt.
Durch das Vorsehen des zusätzlichen Kennfeldeε 10 wird zu¬ verlässig erreicht, daß die Einspritzmenge nicht über dem Wert liegt, bei dem ein rauchfreier Betrieb möglich ist. Damit wird die syεtembedingte Verzögerung deε Nachregelnε deε elektromechaniεch oder elektrohydrauliεch arbeitenden Spritzverεtellers 4 insbeεondere bei einem εchnellem aεt- wechεel, die zu Rußentwicklung führen kann, auεgeεchaltet.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für eine luftver¬ dichtende Brennkraftmaschine, mit einer elektronischen Steuereinheit für ein Mengenstellwerk zur Bestimmung der Einspritzmenge in Abhängigkeit von Betriebspara¬ metern, und mit einem elektronisch geregelten Spritz¬ versteller zur Veränderung des Spritzbeginns in Ab- hängigkeitε von Betriebεparametern, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Einεpritzmenge in Abhängigkeit vom Iεtwert des Spritzbeginns regelbar ist.
2. Kraftεtoff-Einεpritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicheε Kenn¬ feld (10) vorgeεehen ist, in dem die für einen rauch¬ freien. Betrieb zulässige Einspritzmenge als Funktion der Drehzahl und des Ist-Spritzbeginns gespeichert ist.
3. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach Anspruch 2, da¬ durch gekennzeichnet, daß in dem Kennfeld (10) die zu¬ lässige Einspritzmenge als Funktion der Abweichung des Ist-Spritzbeginns vom Soll-Spritzbeginn in Abhängigkeit von der Drehzahl gespeichert ist.
4. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach einem der An¬ sprüche 1 bis 3, bei der die elektronische Steuer¬ einheit (6) für das Mengenstellwert (3) mindestenε ein Rauchkennfeld (7) und eine Drehmomentbegrenzungε- Kennlinie (8) aufweiεt, denen eine Minimalwert-Auε- wahlstufe (9) nachgeschaltet ist, die dem Mengenstell¬ werk (3) ein Signal zuleitet, welches dem kleineren der aus dem Rauchkennfeld und aus der Drehmomentbe- grenzungε-Kennlinie ermittelten Einspritzmengen für den jeweiligen Betriebspunkt entεpricht, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß daε Signal aus dem zusätzlichen Kenn¬ feld (10) ebenfalls der Minimalwert-Auswahlεtufe (9) zugeleitet wird, deεsen Ausgangεεignal nunmehr dem kleinsten Wert der aus dem Rauchkennfeld (7), der Dreh- momentbegrenzungs-Kennlinie (8) und dem zusätzlichen Kennfeld (10) ermittelten Einεpritzmengen entεpricht.
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