DE4302339A1 - Limitation of max. quantity of fuel injected into diesel engine - Google Patents

Limitation of max. quantity of fuel injected into diesel engine

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Abstract

The engine (100) draws combustion air through a compressor (115) driven by an exhaust gas turbine (120) while fuel is injected (125) in doses (Q) determined by a metering device (140) and min. selector (145). The metering device responds to measurements of accelerator pedal position (130) and rotational speed (131) of the engine.The second input (QKG) to the min. selector is supplied by combinatorial logic operating on measurements of atmos. and compressed air pressures (P1,P2) and ambient temp. (T1). The compressed air temp. is calculated by multiplication of the ambient temp. by a constant (K).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Be­ grenzung der höchstzulässigen Kraftstoffmenge gemäß den Oberbegrif­ fen der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to a method and an apparatus for loading Limitation of the maximum permissible fuel quantity according to the upper term of the independent claims.

Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung zur Begrenzung der höchstzulässigen Kraftstoffmenge ist z. B. aus der DE-OS 26 50 247 bekannt. Dort wird die höchstzulässige Kraftstoffmenge insbesondere für eine selbstzündende Brennkraftmaschine auf einen Wert begrenzt, dieser Wert für die höchstzulässige einzuspritzende Kraftstoffmenge wird bei dieser Einrichtung ausgehend von Temperatur und Druck der zugeführten Luft vorgegeben.Such a method and such a device for limiting the maximum allowable fuel quantity is e.g. B. from DE-OS 26 50 247 known. There the maximum allowable amount of fuel is in particular limited to a value for a self-igniting internal combustion engine, this value for the maximum permissible amount of fuel to be injected is based on temperature and pressure supplied air specified.

Insbesondere bei Brennkraftmaschinen, die mit einem Lader ausgerü­ stet sind, treten bei der Erfassung der Ansauglufttemperatur Proble­ me auf. Derzeit existiert kein kostengünstiger Lufttemperatursensor, der den oberen Temperaturbereich der Ladeluft abdeckt und bei dem gleichzeitig eine sichere Ausfallerkennung gewährleistet ist. Des weiteren weisen solche Temperatursensoren nicht die gewünschte hohe Dynamik auf, um bei Motorbeschleunigung ein entsprechend schnell reagierendes Signal bereitstellen zu können.Especially in internal combustion engines equipped with a loader problems occur when recording the intake air temperature me on. There is currently no low-cost air temperature sensor, which covers the upper temperature range of the charge air and at which At the same time, reliable failure detection is guaranteed. Of furthermore, such temperature sensors do not have the desired high Dynamics to get a correspondingly fast at motor acceleration to be able to provide a responding signal.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Begrenzung der höchstzulässigen Kraftstoffmen­ ge der eingangs genannten Art eine Möglichkeit aufzuzeigen, bei dem die höchstzulässige Kraftstoffmenge möglichst genau vorgegeben wer­ den kann, wobei insbesondere bei mit Ladern ausgestatteten Brenn­ kraftmaschinen der Einsatz eines Ladelufttemperatursensors vermieden werden kann. Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen An­ sprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.The invention has for its object in a method and a device to limit the maximum permitted fuel ge of the type mentioned at the outset a possibility in which the maximum permitted amount of fuel is specified as precisely as possible that can, especially with a burner equipped with loaders avoided the use of a charge air temperature sensor can be. This task is carried out by the independent An Characteristics marked solved.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Dadurch, daß ausgehend von der Umgebungstemperatur, dem Umgebungs­ druck und dem Ladedruck die Lufttemperatur der angesaugten Luft vor­ gebbar ist, ergibt sich der Vorteil, daß ein teuerer und aufwendiger Ladelufttemperatursensor eingespart werden kann. Des weiteren kann die höchstzulässige Kraftstoffmenge auch ohne einen Ladelufttempera­ tursensor sehr präzise vorgegeben werden. Vorteilhafte und zweckmä­ ßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Because, based on the ambient temperature, the environment pressure and the boost pressure the air temperature of the intake air is giveable, there is the advantage that an expensive and complex Charge air temperature sensor can be saved. Furthermore, the maximum allowable fuel quantity even without a charge air temperature door sensor can be specified very precisely. Advantageous and expedient ßige refinements and developments of the invention are in the Subclaims marked.

Zeichnungdrawing

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der einzigen Figur dar­ gestellten Ausführungsform erläutert.The invention is illustrated below with reference to that in the single figure provided embodiment explained.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Einrichtung anhand einer selbstzündenden Brennkraftmaschine dargestellt. Der erfindungsgemäße Gegenstand ist dabei nicht auf solche Brennkraftmaschinen be­ schränkt, sondern kann auch bei anderen Brennkraftmaschinen einge­ setzt werden.In the following the device according to the invention is based on a self-igniting internal combustion engine shown. The invention The subject is not be on such internal combustion engines limits, but can also be used in other internal combustion engines be set.

In der Figur ist mit 100 eine Brennkraftmaschine bezeichnet. Über eine Ansaugleitung 105 wird dieser Luft zugeführt. Über eine Abgas­ leitung 110 wird das Abgas abgeleitet. In der Ansaugleitung 105 ist ein Verdichter 115 und in der Abgasleitung eine Turbine 120 eines Laders angeordnet. Die Turbine 120 treibt den Verdichter 115 an und verdichtet somit die angesaugte Frischluft.In the figure, 100 denotes an internal combustion engine. This air is supplied via an intake line 105 . The exhaust gas is discharged via an exhaust line 110 . A compressor 115 is arranged in the intake line 105 and a turbine 120 of a supercharger is arranged in the exhaust line. The turbine 120 drives the compressor 115 and thus compresses the fresh air drawn in.

Die Umgebungstemperatur wird mit T1 bezeichnet und von einem Tempe­ ratursensor 134 erfaßt. Der Umgebungsdruck wird mit P1 bezeichnet und von einem Atmosphärendrucksensor 133 erfaßt. Der Temperatursen­ sor 134 und Atmosphärendrucksensor 133 sind vorzugsweise in der An­ saugleitung 105 angeordnet. Die Temperatur- und Druckwerte der Luft zwischen dem Verdichter und dem Motor werden als Ladelufttemperatur T2 und Ladedruck P2 bezeichnet. Der Ladedruck wird mit einem weite­ ren Drucksensor 132 erfaßt, der vorzugsweise in der Ansaugleitung zwischen Verdichter 115 und der Brennkraftmaschine 100 angeordnet ist.The ambient temperature is designated T1 and is sensed by a temperature sensor 134 . The ambient pressure is designated P1 and is detected by an atmospheric pressure sensor 133 . The temperature sensor 134 and atmospheric pressure sensor 133 are preferably arranged in the suction line 105 . The temperature and pressure values of the air between the compressor and the engine are referred to as charge air temperature T2 and charge pressure P2. The boost pressure is detected with a wide pressure sensor 132 , which is preferably arranged in the intake line between the compressor 115 and the internal combustion engine 100 .

Eine Kraftstoffpumpe 125 steht mit der Brennkraftmaschine 100 in Verbindung. Die Kraftstoffpumpe wird von einer Minimalauswahl 145 mit einem Signal beauschlagt.A fuel pump 125 is connected to the internal combustion engine 100 . The fuel pump is beauschlagt from a minimum selection 145 with a signal.

Ein Fahrpedalstellungsgeber 130 und ein Drehzahlsensor 131 sind mit einer Kraftstoffmengenvorgabe 140 verbunden. Diese Kraftstoffmengen­ vorgabe 140 steht mit einer Minimalauswahl 145 in Verbindung. An accelerator pedal position sensor 130 and a speed sensor 131 are connected to a fuel quantity specification 140 . This fuel quantity specification 140 is connected to a minimum selection 145 .

Am zweiten Eingang der Minimalauswahl 145 liegt das Ausgangssignal eines Rauchbegrenzungskennfeldes 165. Dem das Ausgangssignal des Drehzahlsensors 131 und eines Ladedruckkorrekturkennfeldes 160 zuge­ führt. Dieses verarbeitet das Signal des Ladedrucksensors 132 sowie das Ausgangssignal des Verknüpfungspunktes 155.The output signal of a smoke limitation map 165 is located at the second input of the minimum selection 145 . That leads to the output signal of the speed sensor 131 and a boost pressure correction map 160 . This processes the signal of the boost pressure sensor 132 and the output signal of the node 155 .

Der Verknüpfungspunkt verknüpft das Ausgangssignal des Temperatursen­ sors 134 und eines Kennfeldes 150, dem die Ausgangssignale des Atmosphärendrucksensors 133 und des Ladedrucksensors 132 zugeführt werden.The node connects the output signal of the temperature sensor 134 and a map 150 , to which the output signals of the atmospheric pressure sensor 133 and the boost pressure sensor 132 are supplied.

Diese Einrichtung arbeitet nun wie folgt. Die Kraftstoffpumpe 125 mißt der Brennkraftmaschine 100 eine vorgegebene Kraftstoffmenge Q zu. Diese Kraftstoffmenge Q wird vorzugsweise durch eine elektroni­ sche Steuereinrichtung vorgegeben. Diese elektronische Steuerein­ richtung verarbeitet verschiedene Sensorsignale. So erfaßt z. B. der Fahrpedalstellungsgeber 130 die Stellung des Fahrpedals und somit den Fahrerwunsch. Der Drehzahlsensor 131 erfaßt ein die Drehzahl N angebendes Signal. Der Ladedrucksensor 132 ermittelt den Ladedruck P2, der dem Luftdruck zwischen Lader und Brennkraftmaschine ent­ spricht und erzeugt ein entsprechendes Signal P2. Der Atmosphären­ drucksensor 133 mißt den Umgebungsdruck P1. Der Temperatursensor 134 erfaßt die Umgebungstemperatur T1.This facility now works as follows. The fuel pump 125 measures a predetermined amount of fuel Q in the internal combustion engine 100 . This fuel quantity Q is preferably predetermined by an electronic control device. This electronic control unit processes various sensor signals. So detected z. B. the accelerator pedal position sensor 130, the position of the accelerator pedal and thus the driver's request. The speed sensor 131 detects a signal indicating the speed N. The boost pressure sensor 132 determines the boost pressure P2, which speaks to the air pressure between the charger and the internal combustion engine, and generates a corresponding signal P2. The atmospheric pressure sensor 133 measures the ambient pressure P1. The temperature sensor 134 detects the ambient temperature T1.

Ausgehend von der Fahrpedalstellung FP und der Drehzahl N berechnet die Kraftstoffmengenvorgabe 140 die erforderliche Einspritzmende QK, die der Fahrpedalstellung bei entsprechender Drehzahl entspricht. Diese Kraftstoffmenge QK wird mittels der Minimalauswahl 145 auf ei­ ne höchstzulässige Kraftstoffmenge QKG begrenzt. Dies bedeutet, die abhängig von Fahrpedalstellung und Drehzahl vorgegebene Kraftstoff­ menge nimmt höchstens den Wert der höchstzulässigen Kraftstoffmengen QKG an. Die genaue Funktionsweise dieser Vorgabe der Kraftstoffmenge QK und der Minimalauswahl 145 sind im wesentlichen aus dem Stand der Technik bekannt. Starting from the accelerator pedal position FP and the speed N, the fuel quantity specification 140 calculates the required injection end QK, which corresponds to the accelerator pedal position at the corresponding speed. This fuel quantity QK is limited by means of the minimum selection 145 to a maximum permissible fuel quantity QKG. This means that the amount of fuel specified depending on the accelerator pedal position and speed takes at most the value of the maximum allowable amount of fuel QKG. The exact functioning of this specification of the fuel quantity QK and the minimum selection 145 are essentially known from the prior art.

Die höchstzulässige Kraftstoffmenge QKG wird im wesentlichen durch das Rauchbegrenzungskennfeld 165 ausgehend von der Drehzahl N sowie einem korrigierten Ladedruck P2K bestimmt. Dieser korrigierte Lade­ druck P2K repräsentiert im wesentlichen der der Brennkraftmaschine zugeführten Luftmasse. Im Rauchbegrenzungskennfeld 165 ist dann ab­ hängig von dem korrigierten Ladedruck P2K die höchstzulässige Kraft­ stoffmenge QKG abgelegt.The maximum permissible fuel quantity QKG is essentially determined by the smoke limitation map 165 based on the engine speed N and a corrected boost pressure P2K. This corrected boost pressure P2K essentially represents the air mass supplied to the internal combustion engine. The maximum permissible amount of fuel QKG is then stored in the smoke limitation map 165 as a function of the corrected boost pressure P2K.

Der korrigierte Ladedruck P2K ist in dem Ladedruckkorrekturkennfeld 160 abhängig von dem gemessenen Ladedruck P2 und der Ladelufttempe­ ratur T2 abgelegt.The corrected boost pressure P2K is stored in the boost pressure correction map 160 as a function of the measured boost pressure P2 and the charge air temperature T2.

Erfindungsgemäß wird nun die Ladelufttemperatur T2 nicht mittels ei­ nes Temperatursensors direkt erfaßt, sondern abhängig von dem Lade­ druck P2, dem Umgebungsdruck P1 und der Umgebungstemperatur T1 be­ rechnet. Hierzu ist vorgesehen, daß in dem Kennfeld 150 abhängig von dem Umgebungsdruck P1 und dem Ladedruck P2 eine Konstante K abgelegt ist.According to the invention, the charge air temperature T2 is now not detected directly by means of a temperature sensor, but is calculated depending on the charge pressure P2, the ambient pressure P1 and the ambient temperature T1. For this purpose, it is provided that a constant K is stored in the characteristic diagram 150 as a function of the ambient pressure P1 and the boost pressure P2.

In dem Kennfeld 150 ist vorzugsweise der Zusammenhang zwischen K und den beiden Druckwerten P1 und P2 gemäß der folgenden Formel abgelegt.The relationship between K and the two pressure values P1 and P2 is preferably stored in the characteristic diagram 150 according to the following formula.

K = (P2/P1)n K = (P2 / P1) n

Hierbei handelt es sich bei der Größe n um eine Konstante.The size n is a constant.

Diese Konstante K wird im Verknüpfungspunkt 155 vorzugsweise multi­ plikativ mit der Umgebungstemperatur T1 verknüpft. Am Ausgang des Verknüpfungspunktes 155 steht die errechnete Ladelufttemperatur T2 der, der Brennkraftmaschine zugeführten, Luft an. This constant K is preferably multiplicatively linked to the ambient temperature T1 in the node 155 . At the exit of node 155 , the calculated charge air temperature T2 of the air supplied to the internal combustion engine is present.

Die Ladelufttemperatur T2 ergibt sich somit gemäß der Formel:The charge air temperature T2 thus results from the formula:

T2 = T1 * KT2 = T1 * K

Die Kombination dieser beiden Gleichungen entspricht im wesentlichen der Gasgleichung für polytrope Zustandsänderungen. Vorzugsweise wer­ den die Temperaturwerte in K verarbeitet. Ist eine solche Verar­ beitung nicht vorgesehen, so ist der Verknüpfungspunkt 155 durch ein entsprechendes Kennfeld zu ersetzen.The combination of these two equations corresponds essentially to the gas equation for polytropic changes in state. Preferably, who processes the temperature values in K. If such processing is not provided, then the link point 155 is to be replaced by a corresponding map.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Möglichkeit aufge­ zeigt, mit der auf sehr einfache Weise der Absolutwert der Ladeluft­ temperatur T2 berechnet werden kann. Die erfindungsgemäße Vorgehens­ weise hat den Vorteil, daß die Ladelufttemperatur T2 ohne Zeitverzö­ gerung berücksichtigt werden kann. Somit können Rauchemissionen beim Beschleunigen verhindert werden. Des weiteren können zur Erfassung der Umgebungstemperatur T1 schnellere und billigere Temperatursenso­ ren eingesetzt werden, als zur unmittelbaren Erfassung der Ladeluft­ temperatur T2 erforderlich wären.One possibility is opened up with the method according to the invention shows, with which the absolute value of the charge air in a very simple manner temperature T2 can be calculated. The procedure according to the invention wise has the advantage that the charge air temperature T2 without time delay can be taken into account. Thus, smoke emissions from the Acceleration can be prevented. Furthermore, for registration the ambient temperature T1 faster and cheaper temperature sensors ren are used as for the immediate detection of the charge air temperature T2 would be required.

Bei einer Realisierung mittels eines Rechners, können das Kennfeld 150, der Verknüpfungspunkt 155, das Ladedruckkorrekturkennfeld 160 und das Rauchbegrenzungskennfeld 165 auch durch entsprechende arithmetische Operatoren bzw. durch entsprechende Algorithmen er­ setzt werden.In the case of an implementation by means of a computer, the characteristic diagram 150 , the connection point 155 , the boost pressure correction characteristic diagram 160 and the smoke limitation characteristic diagram 165 can also be set by corresponding arithmetic operators or by corresponding algorithms.

Claims (8)

1. Verfahren zur Begrenzung der höchstzulässigen Kraftstoffmenge ins­ besondere bei einer selbstzündenden Brennkraftmaschine, bei dem eine höchstzulässige einzuspritzende Kraftstoffmenge ausgehend von Be­ triebskenngrößen wie Temperatur und Druck, vorgebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer mit einem Lader ausgerüsteten Brenn­ kraftmaschine, die Ladelufttemperatur (T2) ausgehend von der Umge­ bungstemperatur (T1), dem Umgebungsdruck (P1) und dem Ladedruck (P2) vorgebbar ist.1. A method for limiting the maximum allowable fuel amount in particular in a self-igniting internal combustion engine, in which a maximum allowable amount of fuel to be injected from operating parameters such as temperature and pressure, can be specified, characterized in that the charge air temperature (T2 ) based on the ambient temperature (T1), the ambient pressure (P1) and the boost pressure (P2) can be specified. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lade­ lufttemperatur (T2) ausgehend von der Umgebungstemperatur (T1), dem Umgebungsdruck (P1) und dem Ladedruck (P2) gemäß der Gasgleichung für polytrope Zustandsänderungen vorgebbar ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the drawer air temperature (T2) based on the ambient temperature (T1), the Ambient pressure (P1) and the boost pressure (P2) according to the gas equation is specifiable for polytropic changes in state. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusammenhang zwischen Umgebungstemperatur (T1), dem Umgebungsdruck (P1) und dem Ladedruck (P2) in wenigstens einem Kennfeld abgelegt ist. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Relationship between ambient temperature (T1) and ambient pressure (P1) and the boost pressure (P2) are stored in at least one map is.   4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusammenhang zwischen Umgebungstemperatur (T1), dem Umgebungsdruck (P1) und dem Ladedruck (P2) mittels wenigstens eines Algorithmus vorgebbar ist.4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Relationship between ambient temperature (T1) and ambient pressure (P1) and the boost pressure (P2) by means of at least one algorithm can be specified. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die höchstzulässige einzuspritzende Kraftstoffmen­ ge abhängig von der Drehzahl (N) und einem die Ladeluftmasse ange­ benden Signal (P2K) vorgebbar ist.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized ge indicates that the maximum permissible amount of fuel to be injected depending on the speed (N) and the charge air mass signal (P2K) can be specified. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das die Ladeluftmasse angebende Signal (P2K) aus­ gehend von dem gemessenen Ladedruck (P2) und der Ladelufttemperatur (T2) vorgebbar ist.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized ge indicates that the charge air mass signal (P2K) is off based on the measured boost pressure (P2) and the charge air temperature (T2) can be specified. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ladelufttemperatur ausgehend von der gemesse­ nen Umgebungstemperatur (T1) und einer von dem gemessenen Umgebungs­ druck (P1) und dem gemessenen Ladedruck (P2) abhängenden Größe (K) vorgebbar ist.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized ge indicates that the charge air temperature based on the measured ambient temperature (T1) and one of the measured environment pressure (P1) and the measured boost pressure (P2) dependent size (K) can be specified. 8. Vorrichtung zur Begrenzung der höchstzulässigen Kraftstoffmenge insbesondere bei einer selbstzündenden Brennkraftmaschine, mit Mit­ teln zur Vorgabe einer höchstzulässigen einzuspritzenden Kraftstoff­ menge ausgehend von Betriebskenngrößen wie Temperatur und Druck, da­ durch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die bei einer mit einem Lader ausgerüsteten Brennkraftmaschine, die Ladelufttemperatur (T2) ausgehend von der Umgebungstemperatur (T1), dem Umgebungsdruck (P1) und dem Ladedruck (P2) vorgeben.8. Device for limiting the maximum permissible amount of fuel especially with a self-igniting internal combustion engine, with Mit means for specifying a maximum permissible fuel to be injected quantity based on operating parameters such as temperature and pressure, because characterized in that means are provided which with a a supercharged internal combustion engine, the charge air temperature (T2) starting from the ambient temperature (T1), the ambient pressure (P1) and the boost pressure (P2).
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