DE10360024A1 - Method and device for controlling an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Eine Brennkraftmaschine hat eine Kraftstoffzuführeinrichtung mit einem Niederdruckkreis , der eine Niederdruckpumpe und einen Regulator umfasst, der einen vorgegebenen Druck in dem Niederdruckkreis einstellt, wenn die durch ihn fließende Durchflussmenge des Kraftstoffs geringer ist als ein Grenzwert. Die Kraftstoffzuführeinrichtung umfasst ferner eine Hochdruckpumpe, die eingangsseitig gekoppelt ist mit dem Niederdruckkreis und die Kraftstoff in einen Kraftstoffspeicher fördert. Eine Größe wird ermittelt, die charakteristisch ist für die Temperatur des Kraftstoffs, den die Hochdruckpumpe fördert. Eine vorgegebene Bedingung ist erfüllt, wenn anhand der Größe erkannt wird, dass die Temperatur des Kraftstoffs einen vorgegebenen Schwellenwert überschritten hat. Wenn die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, wird die Niederdruckpumpe im Sinne einer höheren Fördermenge des Kraftstoffs angesteuert, als wenn die Temperatur des Kraftstoffs unterhalb des vorgegebenen Schwellenwertes liegt, wobei die höhere Fördermenge so vorgegeben ist, dass sich ein vorgebbarer Druckanstieg des eingangsseitigen Drucks der Hochdruckpumpe ergibt.An internal combustion engine has a fuel supply device having a low-pressure circuit that includes a low-pressure pump and a regulator that adjusts a predetermined pressure in the low-pressure circuit when the flow rate of the fuel flowing therethrough is less than a threshold value. The fuel supply device further comprises a high-pressure pump, which is coupled on the input side with the low-pressure circuit and which promotes fuel into a fuel reservoir. An amount is determined which is characteristic of the temperature of the fuel that the high pressure pump is delivering. A predetermined condition is met when it is detected by the magnitude that the temperature of the fuel has exceeded a predetermined threshold. If the predetermined condition is met, the low-pressure pump is driven in terms of a higher flow rate of the fuel than when the temperature of the fuel is below the predetermined threshold, the higher flow rate is set so that there is a predeterminable pressure rise of the input-side pressure of the high-pressure pump ,
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine.The The invention relates to a method and a device for controlling an internal combustion engine.
Bekannte Brennkraftmaschinen haben eine Kraftstoffzuführeinrichtung mit einem Niederdruckkreis, der eine Niederdruckpumpe und einen Regulator umfasst, der einen vorgegebenen Druck in dem Niederdruckkreis einstellt, wenn die durch ihn fließende Durchflussmenge des Kraftstoffs geringer ist als ein Grenzwert. Zunehmend sind Brennkraftmaschinen auch mit einer Hochdruckpumpe ausgestattet, die eingangsseitig gekoppelt ist mit dem Niederdruckkreis und die Kraftstoff in einen Kraftstoffspeicher fördert. Einspritzventile sind mit dem Kraftstoffspeicher gekoppelt und messen den Kraftstoff in die Brennräume der Zylinder der Brennkraftmaschine zu. Wenn die Temperatur des Kraftstoffs in dem Niederdruckkreis sehr hohe Werte erreicht, besteht die Gefahr, dass sich dort Dampfblasen bilden.Known Internal combustion engines have a fuel supply device with a low-pressure circuit, a low pressure pump and a regulator comprising a preset pressure in the low-pressure circuit sets when through him flowing Flow rate of the fuel is less than a limit. Increasingly, internal combustion engines are also with a high-pressure pump equipped, the input side is coupled to the low pressure circuit and promotes fuel into a fuel storage. Injectors are coupled with the fuel storage and measure the fuel in the combustion chambers the cylinder of the internal combustion engine too. When the temperature of the Fuel in the low pressure circuit reaches very high levels exists the danger that vapor bubbles will form there.
Aus
der
Ein derartiges Vorgehen ist jedoch für Brennkraftmaschinen, die neben dem Niederdruckkreis noch eine Hochdruckpumpe haben, die den Kraftstoff in den Kraftstoffspeicher fördert ungeeignet, da Dampfblasen in der geförderten Kraftstoffmenge vor der Hochdruckpumpe einen Hochdruckaufbau verhindern.One However, this procedure is for Internal combustion engines, in addition to the low pressure circuit still a high pressure pump have, which promotes the fuel into the fuel storage unsuitable because steam bubbles in the promoted Fuel quantity in front of the high-pressure pump to prevent high pressure build-up.
Für Brennkraftmaschinen mit einer Hochdruckpumpe ist es bekannt, den Regulator so auszulegen, dass er den Druck in dem Niederdruckkreis ausreichend hoch einstellt, so dass auch sichergestellt ist, wenn die Temperatur des von der Hochdruckpumpe geförderten Kraftstoffs einen Maximalwert erreicht, dass sich keine Dampfblasen bilden. Dies hat jedoch den Nachteil, dass in sonstigen Betriebszuständen, in denen die Temperatur des Kraftstoffs deutlich geringer ist, die Niederdruckpumpe mit unnötig hoher Leistung angesteuert werden muss.For internal combustion engines with a high-pressure pump it is known to design the regulator so that he sets the pressure in the low-pressure circuit sufficiently high, so that is also ensured if the temperature of the of Promoted high pressure pump Fuel reaches a maximum that no vapor bubbles form. However, this has the disadvantage that in other operating conditions, in where the temperature of the fuel is significantly lower, the Low pressure pump with unnecessary high power must be controlled.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern der Brennkraftmaschine zu schaffen, das bzw. die einfach und gleichzeitig zuverlässig ist.The The object of the invention is a method and a device to provide for controlling the internal combustion engine, the or the simple and reliable at the same time is.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The Task is solved by the characteristics of the independent Claims. Advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffzuführeinrichtung mit einem Niederdruckkreis, der eine Niederdruckpumpe und einen Regulator umfasst. Der Regulator stellt einen vorgegebenen Druck in dem Niederdruckkreis ein, wenn die durch ihn fließende Durchflussmenge des Kraftstoffs geringer ist als ein Grenzwert. Ferner hat die Brennkraftmaschine eine Hochdruckpumpe, die eingangsseitig gekoppelt ist mit dem Niederdruckkreis und die Kraftstoff in einen Kraftstoffspeicher fördert. Eine Größe wird ermittelt, die charakteristisch ist für die Temperatur des Kraftstoffs, den die Hochdruckpumpe fördert. Eine vorgegebene Bedingung ist erfüllt, wenn anhand der Größe erkannt wird, dass die Temperatur des Kraftstoffs einen vorgegebenen Schwellenwert überschritten hat. Wenn die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, wird die Niederdruckpumpe im Sinne einer höheren Fördermenge des Kraftstoffs angesteuert, als wenn die Temperatur des Kraftstoffs unterhalb des vorgegebenen Schwellenwertes liegt, wobei die höhere Fördermenge so vorgegeben ist, dass sich ein vorgebbarer Druckanstieg des eingangsseitigen Drucks der Hochdruckpumpe ergibt.The Invention is characterized by a method and a corresponding Device for controlling an internal combustion engine with a fuel supply device with a low pressure circuit, a low pressure pump and a Regulator includes. The regulator sets a predetermined pressure in the low pressure circuit when the flow rate flowing through it of the fuel is less than a limit. Furthermore, the internal combustion engine a high pressure pump, which is coupled on the input side with the low pressure circuit and promotes fuel into a fuel storage. One size becomes which is characteristic of the temperature of the fuel, which promotes the high-pressure pump. A given condition is met when detected by size is that the temperature of the fuel exceeded a predetermined threshold Has. If the given condition is met, the low-pressure pump will become in the sense of a higher flow rate the fuel is controlled as if the temperature of the fuel is below the predetermined threshold, the higher flow is predetermined so that there is a specifiable pressure increase of the input side Pressure of the high pressure pump results.
Die Erfindung nutzt die Erkenntnis, dass die Durchflussmengen/Kraftstoffdruck-Kennlinie des Regulators ab einer bestimmten Durchflussmenge, die der Grenzwert ist, zu einem deutlichen Druckanstieg führt. Darüber hinaus nutzt sie die Erkenntnis, dass der vorgegebene Schwellenwert der Temperatur des Kraftstoffs in der Regel in Betriebszuständen der Brennkraftmaschine überschritten wird, in denen nur eine geringe Kraftstoffmenge mittels der Einspritzventile in die Brennräume der Zylinder der Brennkraftmaschine zugemessen wird.The Invention uses the knowledge that the flow rates / fuel pressure characteristic of the regulator above a certain flow rate, which is the limit is leading to a significant pressure increase. In addition, she uses the knowledge that the predetermined threshold value of the temperature of the fuel usually in operating states the internal combustion engine exceeded in which only a small amount of fuel by means of injectors in the combustion chambers the cylinder of the internal combustion engine is metered.
Im Gegensatz zu der bisher üblichen geringen Fördermenge der Niederdruckpumpe in derartigen Betriebszuständen wird die Fördermenge der Niederdruckpumpe so angepasst, dass sich eine sehr hohe Durchflussmenge durch den Regulator ergibt, die dann den gewünschten vorgebbaren Druckanstieg des eingangsseitigen Drucks der Hochdruckpumpe zur Folge hat. So kann ein sehr einfacher Regulator eingesetzt werden, der beispielsweise lediglich ein federbelastetes Rückschlagventil ist mit einer Kennlinie, bei der sich ein großer Druckanstieg in Abhän gigkeit von der Durchflussmenge ergibt, und dennoch sichergestellt werden, dass eine Dampfblasenbildung vermieden wird, wenn die Temperatur des Kraftstoffs, den die Hochdruckpumpe fördert, den vorgegebenen Schwellenwert überschritten hat. Wenn die Fördermenge nicht erhöht ist, ist der Durchfluss durch den Regulator deutlich geringer und der Druck stellt sich dann annähernd unabhängig von der Durchflussmenge durch den Regulator ein. Der Regulator kann darüber hinaus für einen entsprechend niedrigeren Druck ausgelegt sein, wegen der Erhöhung des Drucks auf Grund der erhöhten Fördermenge. Dies hat dann eine Erhöhung des Wirkungsgrads der Brennkraftmaschine zur Folge und gleichzeitig ist der Verschleiß der Niederdruckpumpe verringert.In contrast to the usual low flow rate of the low-pressure pump in such operating conditions, the flow rate of the low-pressure pump is adjusted so that a very high flow rate results through the regulator, which then has the desired predetermined pressure increase of the input-side pressure of the high pressure pump result. Thus, a very simple regulator can be used, for example, is merely a spring-loaded check valve with a characteristic in which there is a large increase in pressure as a function of the flow rate, and yet be ensured that vapor bubble formation is avoided when the temperature of the fuel the high pressure pump för dert, has exceeded the predetermined threshold. If the flow rate is not increased, the flow through the regulator will be much lower and the pressure will then be approximately independent of the flow rate through the regulator. The regulator may also be designed for a correspondingly lower pressure because of the increase in pressure due to the increased flow rate. This then results in an increase in the efficiency of the internal combustion engine and at the same time the wear of the low-pressure pump is reduced.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die vorgegebene Bedingung, dass ein Betriebszustand des Heiß-Starts oder des Heiß-Leerlaufs der Brennkraftmaschine eingenommen wird. Dies hat den Vorteil, dass dies die Betriebszustände der Brennkraftmaschine sind, in denen eine Dampfblasenbildung mit hoher Wahrscheinlichkeit auftreten kann. Der Betriebszustand der Brennkraftmaschine wird ohnehin auch zu anderen Steuerungszwecken ermittelt und so ist dann kein zusätzlicher Rechenaufwand notwendig.In an advantageous embodiment of the invention is the predetermined Condition that an operating state of the hot start or the hot idling of the internal combustion engine is taken. This has the advantage that this the operating conditions of Internal combustion engine are those in which a vapor bubble formation with high Probability can occur. The operating condition of the internal combustion engine is anyway also determined for other control purposes and so is then no additional Calculation effort necessary.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Niederdruckpumpe für eine vorgegebene Zeitdauer im Sinne der erhöhten Fördermenge angesteuert, wenn die vorgegebene Bedingung erfüllt ist. Dadurch kann bei geeigneter Wahl der vorgegebenen Zeitdauer sichergestellt werden, dass zum einen keine Dampfblasen auftreten und zum anderen die Belastung für die Niederdruckpumpe gering gehalten wird.In a further advantageous embodiment of the invention is the Low pressure pump for a predetermined period of time in the sense of increased flow rate activated when meets the specified condition is. As a result, with a suitable choice of the predetermined period of time be ensured that on the one hand no vapor bubbles occur and on the other hand the burden for the low pressure pump is kept low.
Besonders vorteilhaft wird die vorgebbare Zeitdauer abhängig von dem Integral der zugemessenen Kraftstoffmasse während der Ansteuerung der Niederdruckpumpe im Sinne einer erhöhten Fördermenge ermittelt. Die Zeitdauer, innerhalb der eine Dampfblasenbildung wahrscheinlich ist, kann so besonders präzise abgeschätzt werden und die Belastung der Niederdruckpumpe kann so gering gehalten werden.Especially Advantageously, the predefinable period of time depends on the integral of the metered Fuel mass during the control of the low pressure pump in terms of increased flow determined. The length of time within which a vapor bubble formation is likely, can be estimated so very precise and the load of the low pressure pump can be kept so low.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Ansteuerung der Niederdruckpumpe, wenn die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, im Sinne einer in etwa maximalen Fördermenge der Niederdruckpumpe. Dadurch ergibt sich dann ein maximal Druckanstieg in dem Niederdruckkreis und zwar eingangsseitig der Hochdruckpumpe. Der Regulator kann in diesem Fall dann auf einen entsprechend dem maximalen Druckanstieg verringerten Druck für den Normalbetrieb ausgelegt werden und so kann der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine weiter verbessert werden und auch der Verschleiß der Niederdruckpumpe sehr gering gehalten werden.In a further advantageous embodiment of the invention takes place the control of the low pressure pump, if the given condition Fulfills is, in the sense of an approximately maximum flow of the low-pressure pump. This then results in a maximum increase in pressure in the low-pressure circuit and on the input side of the high-pressure pump. The regulator can work in In this case, then to a corresponding to the maximum pressure increase reduced pressure for be designed for normal operation and so can the efficiency the internal combustion engine can be further improved and also the wear of the low-pressure pump be kept very low.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Ansteuerung der Niederdruckpumpe, wenn die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, mit sinkender Temperatur des Kraftstoffs entsprechend reduziert wird. Dadurch kann der Verschleiß der Niederdruckpumpe weiter verringert werden und gleichzeitig sichergestellt werden, dass keine Dampfblasenbildung auftritt.Further It is advantageous if the control of the low pressure pump, if meets the specified condition is reduced accordingly with decreasing temperature of the fuel becomes. As a result, the wear of the low-pressure pump can be further reduced while ensuring that no vapor bubble formation occurs.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:embodiments The invention are explained below with reference to the schematic drawings. It demonstrate:
Elemente gleicher Konstruktion und Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.elements same construction and function are cross-figurative with the same Provided with reference numerals.
Eine
Brennkraftmaschine (
Der
Zylinderkopf
Ferner
ist eine Zuführeinrichtung
Ausgangsseitig
ist die Niederdruckpumpe
Der
mechanische Regulator
Die
Niederdruckpumpe
Der
Zulauf
Die
Einspritzventile
In
dem Vorlauf der Hochdruckpumpe
Alternativ
kann die Brennkraftmaschine jedoch auch mit einem elektromagnetischen
Regulator ausgangsseitig des Kraftstoffspeichers
Ferner
ist der Brennkraftmaschine eine Steuereinrichtung
Die
Sensoren sind ein Pedalstellungsgeber, welcher die Stellung eines
Fahrpedals erfasst, ein Kurbelwellenwinkelsensor, welcher einen
Kurbelwellenwinkel erfasst und welchem dann eine Drehzahl N zugeordnet
wird, ein Luftmassenmesser, welcher den Luftmassenstrom erfasst,
ein Drucksensor
Die
Stellglieder sind beispielsweise als Einlass- oder Auslassventile,
die Einspritzventile
Bevorzugt hat die Brennkraftmaschine auch weitere Zylinder, denen dann entsprechende Stellglieder zugeordnet sind.Prefers the internal combustion engine also has other cylinders, which then appropriate Actuators are assigned.
Ein
Programm zum Steuern der Brennkraftmaschine wird in einem Schritt
S1 (
In
einem Schritt S4 wird ein Stellsignal SG zum Ansteuern der Niederdruckpumpe
In
einem Schritt S6 wird der aktuelle Betriebszustand BZ der Brennkraftmaschine
abhängig von
der Temperatur TCO des Kühlmittels,
und/oder der Temperatur T_IM der Ansaugluft in dem Ansaugtrakt
Ein Betriebszustand des HS des Heißstarts wird beispielsweise eingenommen, wenn die Temperatur des Kraftstoffs, den die Hochdruckpumpe fördert, einen vorgegebenen Schwellenwert überschritten hat. Der Schwellenwert kann beispielsweise bei 80°C liegen. Der Betriebszustand des Heißstarts tritt beispielsweise auf, wenn die Brennkraftmaschine nach einer längeren Betriebsdauer abgestellt wird und kurz darauf erneut gestartet wird, wenn der Motorblock noch eine hohe Temperatur hat. In diesem Fall ist dann der Kraftstoff, der sich in dem Niederdruckkreis befindet, auf die hohe Temperatur erhitzt.One Operating state of the HS of the hot start is For example, taken when the temperature of the fuel, which promotes the high-pressure pump, has exceeded a predetermined threshold. The threshold For example, at 80 ° C lie. The operating state of the hot start occurs, for example on when the engine is turned off after a long period of use is restarted and shortly thereafter when the engine block still has a high temperature. In this case, then the fuel, which is in the low-pressure circuit, to the high temperature heated.
Gleiches
gilt für
einen Betriebszustand HIS des Heiß-Leerlaufs, in dem mittels
der Einspritzventile
In einem Schritt S8 wird anschließend geprüft, ob der aktuelle Betriebszustand BZ der Betriebszustand HS des Heiß-Starts oder der Betriebszustand des HIS des Heiß-Leerlaufs ist. Ist die Bedingung des Schrittes S8 nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S14 fortgesetzt. Ist die Bedingung des Schrittes S8 hingegen erfüllt, so wird in einem Schritt S10 ein korrigiertes Stellsignal SG_COR abhängig von dem Stellsignal SG, dem aktuellen Betriebszustand BZ und vorzugsweise der Zeitdauer T_BZ seit Einnahme des aktuellen Betriebszustands BZ und vorzugsweise der zuzumessenden Kraftstoffmasse MFF ermittelt.In a step S8 is subsequently checked, whether the current operating state BZ the operating state HS of the hot-start or the operating state of the HIS is the hot idle. Is the condition of step S8 not met, so processing is continued in a step S14. Is the If, on the other hand, the condition of step S8 is met, then in one step S10 a corrected control signal SG_COR depending on the control signal SG, the current operating state BZ and preferably the time duration T_BZ since taking the current operating state BZ and preferably determined the fuel mass MFF to be metered.
Das
korrigierte Stellsignal SG_COR wird in der Weise ermittelt, dass
sich durch das Ansteuern der Niederdruckpumpe
Besonders einfach kann alternativ entsprechend dem Schritt S10' das korrigierte Stellsignal SG_COR gleichgesetzt werden einem maximalen Stellsignal SG_MAX. Dadurch kann einfach der maximale Druckanstieg erreicht werden.Especially simply, alternatively, according to the step S10 ', the corrected Actuator signal SG_COR be equated to a maximum control signal SG_MAX. This can easily reach the maximum pressure increase become.
In
einem Schritt S12 wird eine Zeitdauer T_COR einer erhöhten Fördermenge
der Niederdruckpumpe
In
einem Schritt S14 wird dann die Niederdruckpumpe
Im Anschluss an den Schritt S14 verharrt das Programm in dem Schritt S16 für eine vorgegebene Wartezeitdauer T_W, bevor die Bearbeitung in dem Schritt S4 erneut fortgesetzt wird.in the Following the step S14, the program pauses in the step S16 for a predetermined waiting time T_W before the processing in the step S4 is continued again.
Ein
zweites Ausführungsbeispiel
eines Programms zum Steuern der Brennkraftmaschine wird in einem
Schritt S18 gestartet (
In einem Schritt S24 wird anschließend geprüft, ob die Kraftstofftemperatur T_F größer ist als ein Schwellenwert T_F_THR. Ist dies nicht der Fall, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S30 fortgesetzt.In a step S24, it is then checked whether the fuel temperature T_F is greater than a threshold value T_F_THR. If this is not the case, the processing is continued in a step S30 puts.
Ist Bedingung des Schrittes S24 hingegen erfüllt, so wird in einem Schritt S26 das korrigierte Stellsignal SG_COR ermittelt. Dies erfolgt vorzugsweise abhängig von der Kraftstoff temperatur T_F und gegebenenfalls von dem Stellsignal SG und gegebenenfalls von der zuzumessenden Kraftstoffmasse MFF.is On the other hand, condition of step S24 is fulfilled, then in one step S26 the corrected control signal SG_COR determined. This is preferably done dependent from the fuel temperature T_F and optionally from the control signal SG and optionally of the fuel mass MFF to be metered.
Im einer einfacheren Ausführungsform kann auch in einem Schritt S26' alternativ das korrigierte Stellsignal SG_COR gleichgesetzt werden dem maximalen Stellsignal SG_MAX.in the a simpler embodiment can also in a step S26 'alternatively the corrected control signal SG_COR be equated to the maximum Control signal SG_MAX.
In einem Schritt S28 wird dann die Zeitdauer T_COR der erhöhten Fördermenge bevorzugt durch Integrieren der zuzumessenden Kraftstoffmasse ermittelt. Die Zeitdauer T_COR der erhöhten Fördermenge kann jedoch auch fest vorgegeben sein.In In a step S28, the time period T_COR of the increased flow rate is then preferably determined by integrating the fuel mass to be metered. The time duration T_COR of the increased output but can also be fixed.
In
dem Schritt S30 wird die Niederdruckpumpe
Darüber hinaus
ist es vorteilhaft, wenn das korrigierte Stellsignal zum Ansteuern
der Niederdruckpumpe
In einem Schritt S32 verharrt das Programm anschließend für eine vorgegebene Wartezeit, bevor die Bearbeitung erneut in dem Schritt S20 fortgesetzt wird.In a step S32, the program then pauses for a predetermined waiting time, before processing is continued again in step S20.
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