DE102010039844A1 - Selective control circuit for motor system, has signal supply unit that provides drive signals for fuel gas injection valves if pulse duration of fuel injection signal is below predetermined minimal duration - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zusatzsteuergerät zur Bereitstellung von Ansteuersignalen für erste Einspritzventile einer wahlweise mit unterschiedlichen Kraftstoffen betreibbaren bivalenten Brennkraftmaschine, ein Motorsystem und ein zugehöriges Betriebsverfahren.The present invention relates to an additional control device for providing control signals for first injection valves of a bivalent internal combustion engine which can be operated optionally with different fuels, an engine system and an associated operating method.
Stand der TechnikState of the art
Sogenannte bivalente Antriebe, die wahlweise mit einem Brenngas oder einem mineralölbasierten Kraftstoff (z. B. Otto- oder Dieselkraftstoff) betrieben werden können, sind bekannt. In derartigen bivalenten Antrieben häufig verwendete Brenngase sind beispielsweise komprimiertes Erdgas (CNG, Compressed Natural Gas) oder Flüssiggas (LPG, Liquefied Petroleum Gas).So-called bivalent drives, which can be operated optionally with a fuel gas or a mineral oil-based fuel (eg gasoline or diesel fuel), are known. Commonly used fuel gases in such bivalent engines are, for example, compressed natural gas (CNG) or liquefied petroleum gas (LPG).
Zum Betrieb von bivalenten Antrieben sind integrierte Verfahren bekannt, bei denen ein gemeinsames Motorsteuergerät sowohl die Steuerung des Kraftstoff- als auch jene des Brenngasbetriebs übernimmt. Ein. Beispiel für ein derartiges Verfahren ist das sogenannte Motronic-Verfahren der Anmelderin.For the operation of bivalent drives integrated methods are known in which a common engine control unit takes over both the control of the fuel and that of the fuel gas operation. One. An example of such a method is the Applicant's so-called Motronic method.
Insbesondere zur Nachrüstung von herkömmlichen Antrieben sind Lösungen bekannt, bei denen ein zusätzliches Brenngassteuergerät an das vorhandene Motorsteuergerät angeschlossen wird. Diese nachfolgend als Zusatzsteuergerät bezeichnete Vorrichtung übernimmt die Steuerung des Brenngasbetriebs, während das ursprüngliche Motorsteuergerät weiterhin für die Steuerung des Kraftstoffbetriebs und für kraftstoffartenunabhängige Funktionen verantwortlich ist.In particular, for the retrofitting of conventional drives solutions are known in which an additional fuel gas control unit is connected to the existing engine control unit. This hereinafter referred to as additional control device takes over the control of the fuel gas operation, while the original engine control unit is still responsible for the control of the fuel operation and fuel-independent functions.
Derartige Lösungen beinhalten, die Verbindung zwischen dem Motorsteuergerät und den Kraftstoffeinspritzventilen zu trennen und ein durch das Motorsteuergerät bereitgestelltes Einspritzsignal durch das Zusatzsteuergerät, welches nun seinerseits die Kraftstoffeinspritzventile ansteuert, zu führen.Such solutions include disconnecting the connection between the engine control unit and the fuel injection valves and guiding an injection signal provided by the engine control unit through the auxiliary control unit, which in turn controls the fuel injection valves.
In Folge dieser Maßnahmen werden bei einem angeforderten Kraftstoffbetrieb die Kraftstoffeinspritzsignale von dem Zusatzsteuergerät an die Kraftstoffeinspritzventile weitergereicht. Während eines Brenngasbetriebs werden die Kraftstoffeinspritzsignale hingegen nicht weitergereicht, sondern im Zusatzsteuergerät ausgewertet. Das Zusatzsteuergerät misst die von dem ursprünglichen Motorsteuergerät bereitgestellten Kraftstoffeinspritzsignale und bestimmt hieraus eine Brenngaseinspritzzeit, beispielsweise mittels Korrekturfaktoren. Die Brenngaseinspritzventile werden auf Grundlage der Brenngaseinspritzzeit angesteuert.As a result of these measures, the fuel injection signals are passed from the additional control unit to the fuel injection valves in a requested fuel operation. During a fuel gas operation, however, the fuel injection signals are not passed on, but evaluated in the additional control unit. The auxiliary control unit measures the fuel injection signals provided by the original engine control unit and determines therefrom a fuel gas injection time, for example by means of correction factors. The fuel gas injection valves are driven based on the fuel gas injection time.
Die vorgestellte Lösung zur Nachrüstung von herkömmlichen Antrieben für einen wahlweisen Kraftstoff- oder Brenngasbetrieb erweisen sich in der Praxis, insbesondere aufgrund der erforderlichen zusätzlichen Endstufen in dem Zusatzsteuergerät, als aufwendig und teuer.The proposed solution for retrofitting conventional drives for an optional fuel or fuel gas operation prove in practice, especially because of the required additional power amplifiers in the additional control device, as consuming and expensive.
Es besteht daher der Bedarf nach einfacheren Lösungen, insbesondere nachrüstbaren Einrichtungen, für den wahlweisen Betrieb entsprechender bivalenter Antriebe mit unterschiedlichen Kraftstoffen.There is therefore a need for simpler solutions, in particular retrofittable devices, for the optional operation of corresponding bivalent drives with different fuels.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund stellt die vorliegende Erfindung ein Zusatzsteuergerät zur Bereitstellung von Ansteuersignalen für zweite Einspritzventile, insbesondere Brenngaseinspritzventile, einer wahlweise mit unterschiedlichen Kraftstoffen, insbesondere Brenngas oder mineralölbasierte Kraftstoffe wie Benzin oder Diesel, betreibbaren bivalenten Brennkraftmaschine nach Maßgabe von Kraftstoffeinspritzsignalen eines Motorsteuergeräts, ein entsprechendes Motorsystem, sowie ein zugehöriges Betriebsverfahren bereit. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, the present invention provides an additional control device for providing control signals for second injection valves, in particular fuel gas injection valves, a bivalent internal combustion engine optionally with different fuels, in particular fuel gas or mineral oil-based fuels such as gasoline or diesel, in accordance with fuel injection signals of an engine control unit, a corresponding engine system, and an associated operating method. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Im Rahmen der Erfindung seien unter Kraftstoff insbesondere mineralölbasierte Kraftstoffe, wie beispielsweise Otto- oder Dieselkraftstoff, Brenngase, wie beispielsweise CNG oder LPG, oder andere, auch alternative, Energiequellen verstanden. Insbesondere richtet sich die Erfindung auf den Betrieb von bivalenten Motoren zur Verwendung von Brenngas als zweitem Kraftstoff. Der erste Kraftstoff, insbesondere Benzin oder Diesel, werde mittels erster Einspritzventile nach Maßgabe von Kraftstoffeinspritzsignalen, der zweite Kraftstoff, insbesondere Brenngas, mittels zweiter Einspritzventile nach Maßgabe von zweiten Einspritzsignalen bereitgestellt.In the context of the invention, fuel is understood in particular to mean mineral oil-based fuels, such as, for example, gasoline or diesel fuel, fuel gases, such as, for example, CNG or LPG, or other, also energy sources. In particular, the invention is directed to the operation of bivalent engines for using fuel gas as the second fuel. The first fuel, in particular gasoline or diesel, is provided by means of first injection valves in accordance with fuel injection signals, the second fuel, in particular fuel gas, by means of second injection valves in accordance with second injection signals.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Maßnahmen führen zu einer signifikanten Vereinfachung einer Schnittstelle zwischen einem Motorsteuergerät, einem Zusatzsteuergerät sowie entsprechenden Komponenten gegenüber Lösungen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind. Insbesondere werden in einem erfindungsgemäßen Zusatzsteuergerät weniger Endstufen benötigt, da durch ein derartiges Gerät keine ersten Einspritzsignale bereitzustellen sind.The inventively proposed measures lead to a significant simplification of an interface between an engine control unit, an additional control device and corresponding components to solutions, as they are known from the prior art. In particular, fewer output stages are required in an additional control unit according to the invention, since no such first injection signals are to be provided by such a device.
Ein wesentlicher Vorteil besteht dabei darin, dass eine Verbindung zwischen dem Motorsteuergerät und den ersten Einspritzventilen, insbesondere Kraftstoffeinspritzventilen, nicht, wie im Stand der Technik, unterbrochen werden muss, sondern dass diese unverändert beibehalten werden kann. Es ist daher keine hardwareseitige Veränderung der entsprechenden Ansteuerleitungen erforderlich. Das vorgesehene Zusatzsteuergerät greift lediglich die für die ersten Einspritzventile bereitgestellten Kraftstoffeinspritzsignale ab, wertet diese aus, und steuert auf Grundlage dieser Auswertung die zweiten Einspritzventile, insbesondere Brenngaseinspritzventile, an. Dies erfolgt ohne irgendwelche Störungen oder Verfälschungen der Ansteuerung der ersten Einspritzventile durch das Motorsteuergerät.A significant advantage is that a connection between the engine control unit and the first injection valves, in particular fuel injection valves, not, as in the state the technique must be interrupted, but that it can be maintained unchanged. Therefore, no hardware-side modification of the corresponding control lines is required. The proposed additional control unit only picks up the fuel injection signals provided for the first injection valves, evaluates them, and controls the second injection valves, in particular fuel gas injection valves, on the basis of this evaluation. This is done without any interference or falsification of the control of the first injectors by the engine control unit.
Auf diese Weise kann ein Zusatzsteuergerät einfach und preiswert realisiert werden, insbesondere auch deshalb, weil beispielsweise, im Fall eines Vierzylindermotors, nur vier Endstufen zur Ansteuerung der zweiten Einspritzventile benötigt werden. Im Stand der Technik sind neben diesen zusätzlich vier Endstufen zur Ansteuerung der ersten Einspritzventile vorzusehen.In this way, an additional control unit can be realized simply and inexpensively, in particular also because, for example, in the case of a four-cylinder engine, only four output stages for controlling the second injection valves are needed. In the prior art, in addition to these four additional output stages for driving the first injectors are provided.
Vorteilhafterweise werden während eines ersten Kraftstoffbetriebs, insbesondere Otto- oder Dieselbetrieb, die ersten Einspritzventile von dem Motorsteuergerät angesteuert. Ein erfindungsgemäßes Zusatzsteuergerät erkennt anhand von Merkmalen der Kraftstoffeinspritzsignale, beispielsweise aufgrund des zeitlichen Verlaufs der Einspritzsignale, insbesondere einer Signal- oder Signalpulslänge, dass es sich hierbei um Ansteuersignale für die ersten Einspritzventile handelt. Es kann auch vorgesehen sein, Zusatzsignale bereitzustellen, anhand derer ein Zusatzsteuergerät eine entsprechende Feststellung treffen kann. Erkennt das Zusatzsteuergerät, dass es sich bei den Einspritzsignalen um Ansteuersignale für die ersten Einspritzventile handelt, werden die zweiten Einspritzventile nicht angesteuert.Advantageously, during a first fuel operation, in particular Otto or diesel operation, the first injection valves are controlled by the engine control unit. An additional control unit according to the invention recognizes on the basis of features of the fuel injection signals, for example due to the time profile of the injection signals, in particular a signal or signal pulse length, that these are control signals for the first injection valves. It may also be provided to provide additional signals, by means of which an additional control device can make a corresponding determination. If the additional control unit detects that the injection signals are control signals for the first injection valves, the second injection valves are not actuated.
Ist gefordert, die Maschine in einem zweiten Kraftstoffbetrieb, insbesondere Brenngasbetrieb, zu betreiben, werden auf den Ansteuerleitungen der ersten Einspritzventile vorzugsweise Kraftstoffeinspritzsignale in Form kurzer Pulse gesendet, die kürzer sind als eine Ansprechzeit der ersten Einspritzventile. Hierdurch erfolgt keine (Öffnung dieser Ventile, das Zusatzsteuergerät erkennt, dass entsprechende Ansteuersignale vorhanden sind, es sich hierbei jedoch nicht um Ansteuersignale für die ersten Einspritzventile handelt. Das Zusatzsteuergerät bzw. ein entsprechendes Modul interpretiert die Signale aufgrund der Auswertung als Befehle, die zweiten Einspritzventile anzusteuern. Werden Kurzpulse als Kraftstoffeinspritzsignale gesendet, können diese zur Synchronisation des Zusatzsteuergeräts dienen und festlegen, wann entsprechende Signale auszugeben sind. Eine Einheit in dem Zusatzsteuergerät dient dazu, eine Dauer der zweiten Einspritzsignale bzw. der Ansteuersignale für die zweiten Einspritzventile zu berechnen. Es können Pulserkennungsmittel vorgesehen sein, um die Signal- oder Signalpulslänge, eine Kodierung zur Identifikation der gewünschten Kraftstoffart und/oder zur Auswahl eines Zylinders der Brennkraftmaschine zu erkennen.If it is required to operate the engine in a second fuel operation, in particular combustion gas operation, fuel injection signals in the form of short pulses, which are shorter than a response time of the first injection valves, are preferably sent on the drive lines of the first injection valves. As a result, there is no (opening of these valves, the additional control unit recognizes that corresponding control signals are present, but this is not a control signals for the first injectors.) The additional control unit or a corresponding module interprets the signals on the basis of the evaluation as commands, the second injection valves If short pulses are sent as fuel injection signals, these can serve for the synchronization of the additional control device and determine when appropriate signals are to be output A unit in the auxiliary control device serves to calculate a duration of the second injection signals or the drive signals for the second injection valves Pulse detection means may be provided to detect the signal or signal pulse length, a coding to identify the desired fuel and / or to select a cylinder of the internal combustion engine.
Vorteilhafterweise werden während einer Einspritzungsausblendung, einer Schubabschaltung oder während weiterer Zustände, in denen kein Kraftstoff eingespritzt werden soll, weder Ansteuersignale noch Pulse auf den Ansteuerleitungen der Einspritzventile gesendet.Advantageously, neither control signals nor pulses are sent to the control lines of the injection valves during an injection blanking, fuel cut-off or during further states in which no fuel is to be injected.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The invention is illustrated schematically by means of exemplary embodiments in the drawing and will be described in detail below with reference to the drawing.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention
In den nachfolgenden Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen angegeben. Auf eine wiederholte Erläuterung wird der Übersichtlichkeit halber verzichtet.In the following figures, identical or equivalent elements are given the same reference numerals. A repeated explanation is omitted for clarity.
Die
In einem ersten Betriebszustand, der in
Das Motorsystem
In dem in
In einem zweiten Betriebszustand, der in
Im Gegensatz zu dem in
Insgesamt erfolgt damit im Otto-Kraftstoffbetrieb, wie er in
In den
Das Zusatzsteuergerät
Im Otto-Kraftstoffbetrieb (
Im Brenngasbetrieb werden durch das Motorsteuergerät
Auch bei den in den
Es sind insgesamt also Bereitstellungsmittel
In
In einem Verfahrensschritt
Ein Zusatzsteuergerät
In einem Otto-Kraftstoffbetrieb, insgesamt mit
Erkennt das Pulserkennungsmodul
In einem nächsten Schritt
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