DE19619336A1 - Fuel metering system for an internal combustion engine with spark ignition - Google Patents

Fuel metering system for an internal combustion engine with spark ignition

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Abstract

The invention concerns a fuel-metering system for a spark-ignition internal combustion engine, the fuel-metering system having a fuel pump, a fuel-pressure regulator, injection valves and a control apparatus for forming the injection valve control signals. The injection signals are formed on the basis of performance characteristics, such as load and speed of rotation, and correcting quantities. One of the correcting quantities is a pressure-correction factor Fdr which is dependent on the pressure ratios at the fuel-pressure regulator and the injection valves.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoffzumeßsystem für eine Brennkraftmaschine mit Fremdzündung nach dem Oberbe­ griff des Hauptanspruchs.The invention relates to a fuel metering system for an internal combustion engine with spark ignition after the Oberbe handle the main claim.

Bei konventionellen Systemen wird der Kraftstoff aus dem Kraftstofftank mittels einer Pumpe zu den Einspritzventilen gefördert und nicht benötigter Kraftstoff wieder in den Tank zurückgeführt. Dabei wird der Kraftstoffdruck mittels eines Kraftstoffdruckreglers auf einem bestimmten Wert gehalten. Als Referenzdruck für den Kraftstoffdruckregler dient der Saugrohrdruck mit dem Ziel, einen konstanten Kraftstoff­ differenzdruck über den Einspritzventilen im gesamten Betriebsbereich (Last und Drehzahl) zu haben.In conventional systems, the fuel is made from the Fuel tank by means of a pump to the injection valves pumped and unnecessary fuel back into the tank returned. The fuel pressure is measured using a Fuel pressure regulator kept at a certain value. The serves as the reference pressure for the fuel pressure regulator Intake manifold pressure with the aim of a constant fuel differential pressure across the injectors throughout Operating range (load and speed).

Ferner sind rücklauffreie Kraftstoffsysteme bekannt, bei denen die Rücklaufleitung zwischen den Einspritzventilen und dem Tank entfällt, somit nur eine Speiseleitung für die Ver­ sorgung der Einspritzventile mit Kraftstoff vorgesehen ist. Ein derartiges System ist aus der DE 44 30 472 A1 bekannt. Refueling-free fuel systems are also known at which the return line between the injectors and the tank is omitted, so only one feed line for the Ver supply of the injectors with fuel is provided. Such a system is known from DE 44 30 472 A1.  

Deren Fig. 1 zeigt ein rücklauffreies Kraftstoffversor­ gungssystem, bei dem lediglich eine Kraftstoffzufuhrleitung zu den Einspritzventilen vorgesehen ist. Ein Kraftstoff­ druckregler liegt dort noch innerhalb der Tankeinbaueinheit. Als wesentliches Kriterium rücklauffreier Systeme gilt die Tatsache, daß der Tankinhalt nicht durch den überschüssigen Kraftstoff aufgewärmt wird, der zuvor zu den im Betrieb hei­ ßen Einspritzventilen gelangte.Their Fig. 1 shows a returning free Kraftstoffversor supply system is provided in which only one fuel supply line to the injection valves. A fuel pressure regulator is still inside the tank installation unit. An essential criterion of return-free systems is the fact that the tank content is not warmed up by the excess fuel that previously reached the hot injection valves during operation.

Aufgrund der räumlichen Trennung von Einspritzventilen und Kraftstoffdruckregler gestaltet es sich sehr aufwendig, wenn der Referenzdruck des Kraftstoffdruckreglers auf den Saug­ rohrdruck bezogen sein soll.Due to the spatial separation of injectors and Fuel pressure regulator is very expensive, though the reference pressure of the fuel pressure regulator on the suction pipe pressure should be related.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Lösung zu schaf­ fen, die es erlaubt, Kraftstoffzumeßsysteme bereitzustellen, bei denen der Referenzdruck des Kraftstoffdruckreglers nicht auf den Saugrohrdruck bezogen ist.The object of the invention is therefore to create a solution which allows fuel metering systems to be provided where the reference pressure of the fuel pressure regulator is not is related to the intake manifold pressure.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Kraftstoffzumeßsystem mit den Merkmalen des Hauptanspruchs ermöglicht es, den geänderten Referenz­ druck im Rahmen der Bestimmungen der Einspritzsignale zu berücksichtigen. Auf diese Weise können einzelne Bauelemente im Rahmen des Kraftstoffversorgungssystems eingespart werden bei einer geänderten Verfahrensweise beim Bestimmen der Ein­ spritzsignale.The fuel metering system according to the invention with the features of the main claim allows the modified reference pressure within the framework of the determinations of the injection signals consider. In this way, individual components saved as part of the fuel supply system in a changed procedure when determining the on spray signals.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles. Further advantages of the invention result in connection with the subclaims from the description below of an embodiment.  

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigenAn embodiment of the invention is in the drawing shown and in the following description explained. Show it

Fig. 1 eine Übersichtsdarstellung eines Kraftstoffversorgungs- und -zumeßsystems, Fig. 2 eine grobe Blockdarstellung der Signalverarbeitung im Rahmen der Einspritzzeitermittlung, und Fig. 3 eine schematische Dar­ stellung für die Berechnung eines Korrekturfaktors bei der Berücksichtigung eines gegenüber dem Saugrohrdruck geänder­ ten Referenzdrucks des Kraftstoffdruckreglers. Fig. 1 is an overview of a fuel supply and metering system, Fig. 2 is a rough block diagram of the signal processing as part of the injection time determination, and Fig. 3 is a schematic representation for the calculation of a correction factor when considering a compared to the intake manifold pressure changed th reference pressure of the fuel pressure regulator .

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

In Fig. 1 ist mit 1 ein Kraftstofftank bezeichnet, in den eine sogenannte Tankeinbaueinheit 2 eingesetzt ist, die über eine Ausgleichsöffnung 3 in der Wandung der Tankeinbauein­ heit mit Kraftstoff versorgt wird. In der Tankeinbaueinheit 2 ist eine Kraftstoffpumpe 4 angeordnet, die beispielsweise durch einen Elektromotor angetrieben wird und Kraftstoff in eine Kraftstoffleitung 5 nach außerhalb des Kraftstofftanks 1 liefert. Über ein Kraftstoff-Filter 7 mündet die Kraft­ stoffleitung 5 in einen sogenannten Kraftstoffverteiler 8, von dem aus der Kraftstoff in Einspritzventile 9 gelangt, die in den Kraftstoffverteiler eingesetzt sind und von denen beispielsweise vier dargestellt sind. Die Einspritzventile 9 sind mit ihren einspritzseitigen Enden in jeweils ein ein­ zelnes Saugrohr eines Zylinders einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine 10 eingesetzt und spritzen Kraftstoff in unmittelbarer Nähe der Einlaßventile der einzelnen Zylinder ab. Stromabwärts des Kraftstoff-Fil­ ters 7 zweigt von der Brennstoffleitung 5 eine Zweigleitung 12 ab, die zur Tankeinbaueinheit 2 zurückführt. In der Zweigleitung 12 liegt innerhalb der Tankeinbaueinheit 2 ein Kraftstoffdruckregler 13, der den Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 5 stromaufwärts der Einspritzventile 9 konstant hält und über den der durch die Kraftstoffpumpe 4 geförderte und nicht durch die Einspritzventile 9 einge­ spritzte und somit überschüssige überschüssige Kraftstoff in die Tankeinbaueinheit 2 zurückgeleitet wird. Dabei gelangt der durch den Kraftstoffdruckregler 13 abgeregelte Kraft­ stoff entweder unmittelbar aus dem Gehäuse des Kraftstoff­ druckreglers 13 in die Tankeinbaueinheit 2 oder strömt über eine stromabwärts des Kraftstoffdruckreglers 13 vorgesehene Rückströmleitung 14 in die Tankeinbaueinheit 2. Es sei betont, daß der Kraftstoffdruckregler 13 selbstverständlich auch außerhalb von Tankeinbaueinheit 2 beziehungsweise Tank 1 angeordnet sein kann, um beispielsweise den Referenz­ druck des Kraftstoffdruckreglers unabhängig von der Situa­ tion innerhalb des Tankes zu machen.In Fig. 1, 1 denotes a fuel tank, in which a so-called tank installation unit 2 is inserted, which is supplied with fuel via a compensation opening 3 in the wall of the tank installation unit. A fuel pump 4 is arranged in the tank installation unit 2 and is driven, for example, by an electric motor and delivers fuel into a fuel line 5 to the outside of the fuel tank 1 . Via a fuel filter 7 , the fuel line 5 opens into a so-called fuel distributor 8 , from which the fuel reaches injection valves 9 , which are inserted into the fuel distributor and four of which are shown, for example. The injection valves 9 are inserted with their ends on the injection side into a single intake manifold of a cylinder of a mixture-compressing, spark-ignition internal combustion engine 10 and spray fuel in the immediate vicinity of the intake valves of the individual cylinders. Downstream of the fuel filter 7 branches off from the fuel line 5, a branch line 12 which leads back to the tank installation unit 2 . In the branch line 12 within the tank installation unit 2 there is a fuel pressure regulator 13 which keeps the fuel pressure in the fuel line 5 upstream of the injection valves 9 constant and via which the excess fuel delivered by the fuel pump 4 and not injected by the injection valves 9 and thus injected into the Tank installation unit 2 is returned. Here, the electronically limited by the fuel pressure regulator 13 force reaches material either directly from the housing of the fuel pressure regulator 13 in the tank mounting unit 2 or flows over a downstream of the fuel pressure regulator 13 provided return line 14 into the tank assembly. 2 It should be emphasized that the fuel pressure regulator 13 can of course also be arranged outside of the tank installation unit 2 or tank 1 , for example to make the reference pressure of the fuel pressure regulator regardless of the situation within the tank.

Mit 14 ist in Fig. 1 ein Steuergerät bezeichnet, dem ein­ gangsseitig eine Vielzahl von Signalen zu Betriebskenngrößen über Leitungen 15 zugeführt werden und das ausgangsseitig die einzelnen Einspritzventile 9 über jeweils getrennte Lei­ tungen, die jedoch als Sammelleitung 16 gezeichnet ist, mit Ansteuersignalen versorgt. Weitere Ausgangsgrößen des Steuergerätes 14 dienen unter anderem der Bereitstellung von Zündsignalen, was symbolisch mit der einen Leitung 17 ange­ deutet ist.With 14 in Fig. 1, a control device is designated, which is supplied on the output side with a plurality of signals relating to operating parameters via lines 15 and which on the output side supplies the individual injection valves 9 with control signals via separate lines, which, however, is drawn as a collecting line 16 . Other output variables of the control unit 14 serve, among other things, to provide ignition signals, which is symbolically indicated by the one line 17 .

Fig. 2 zeigt die Grundstruktur der Signalverarbeitung innerhalb des Steuergerätes 14 von Fig. 1 im Rahmen der Bereitstellung von Einspritzsignalen ti. FIG. 2 shows the basic structure of the signal processing within the control unit 14 from FIG. 1 in the context of the provision of injection signals ti.

Ausgehend von einem Lastsignal tl wird über ein Kennfeld 18 ein Signal zur Verfügung gestellt, das nachfolgend in einer Multiplikationsstelle 19 mit multiplikativen Korrekturen (Mulkor) beaufschlagt wird sowie in einem weiteren Block 19a eine Verdoppelung mit einem Faktor 2 erfährt. In einer nach­ folgenden Additionsstelle 20 werden alle additiven Korrek­ turen berücksichtigt. Daran schließt sich eine multiplika­ tive Korrektur 21 mit dem Faktor Fdr an, der abhängig ist von den Druckverhältnissen an Kraftstoffdruckregler und Ein­ spritzventil. Es folgt eine erneute additive Korrektur 22 zur Berücksichtigung von Schwankungen in der Versorgungs­ spannung. Am Ende wird auf einer Leitung 23 ein Einspritz- Signal ti zur Verfügung gestellt, das dem Ausgangssignal auf Leitung 16 von Fig. 1 entspricht.Starting from a load signal tl, a map 18 provides a signal which is subsequently acted upon in a multiplication point 19 with multiplicative corrections (Mulkor) and which is doubled in a further block 19 a by a factor of 2. In a subsequent addition point 20 , all additive corrections are taken into account. This is followed by a multiplicative correction 21 with the factor Fdr, which is dependent on the pressure conditions at the fuel pressure regulator and an injection valve. There follows another additive correction 22 to take fluctuations in the supply voltage into account. At the end, an injection signal ti is provided on line 23 , which corresponds to the output signal on line 16 of FIG. 1.

Der Gegenstand von Fig. 2 entspricht mit Ausnahme der Mul­ tiplikationsstelle 21 für den Kraftstoffdruckkorrekturfaktor Fdr dem Stand der Technik. In bekannter Weise wird abhängig von Last und Drehzahl das Lastsignal tl gebildet, das Ein­ gangssignal für ein Lambda-Kennfeld 18 ist. Es folgen multi­ plikative und additive Korrekturen über die Multiplikations­ stelle 19 sowie additive Korrekturen über die Additions­ stelle 20 mit dem Ziel, die einzelnen Betriebsbedingungen von Brennkraftmaschine und Fahrzeug möglichst optimal mit Blick auf Kraftstoffverbrauch und Abgas zu berücksichtigen.The subject matter of FIG. 2 corresponds tiplikationsstelle with the exception of Mul 21 for the fuel pressure correction factor Fdr the prior art. In a known manner, the load signal tl is formed depending on the load and speed, which is an input signal for a lambda map 18 . This is followed by multi-plicative and additive corrections via the multiplication point 19 and additive corrections via the addition point 20 with the aim of taking into account the individual operating conditions of the internal combustion engine and vehicle as optimally as possible with regard to fuel consumption and exhaust gas.

Im Zusammenhang mit dem Kraftstoffdruckkorrekturfaktor Fdr ist folgendes wesentlich:In connection with the fuel pressure correction factor Fdr the following is essential:

Für ein konventionelles Kraftstoffsystem ergibt sich der Zusammenhang:This results for a conventional fuel system Context:

delta pdr = pkr - psr = konstant
delta pev = pkr - psr = delta pdr = konstant.delta pdr = pkr - psr = constant
delta pev = pkr - psr = delta pdr = constant.

Dabei bedeutet pkr der Druck in der Kraftstoffleitung zu den Einspritzventilen 9 von Fig. 1, psr der Druck im Luftan­ saugrohr, delta pdr die maßgebende Größe des Kraftstoff­ druckreglers und delta pev entspricht der Druckdifferenz im Einspritzventil zwischen der Kraftstoffseite und der Saug­ rohrseite. Maßgebend für die eingespritzte Kraftstoffmasse ist der Differenzdruck über dem Einspritzventil. Die konven­ tionelle Grundberechnung der Einspritzzeit ist auf den Zusammenhang delta pdr = delta pev = konstant ausgelegt. Bei einem Kraftstoffsystem mit geändertem Referenzdruck, insbe­ sondere Umgebungsdruck, ergibt sich jedoch der folgende Zusammenhang:Here, pkr means the pressure in the fuel line to the injection valves 9 of FIG. 1, psr the pressure in the intake pipe, delta pdr the decisive size of the fuel pressure regulator and delta pev corresponds to the pressure difference in the injection valve between the fuel side and the intake pipe side. The decisive factor for the injected fuel mass is the differential pressure across the injection valve. The conventional basic calculation of the injection time is based on the relationship delta pdr = delta pev = constant. In the case of a fuel system with a changed reference pressure, in particular special ambient pressure, the following relationship arises:

delta pdr = pkr - pu = konstant
(Druckreglerauslegung, zum Beispiel 3 bar)
delta pev = pkr - psr = delta pdr + pu - psr
mit
delta pdr = Differenzdruck über dem Kraftstoffdruckregler
delta pev = Differenzdruck über Einspritzventil
pkr = Absolutdruck im Kraftstoffsystem
psr = Saugrohrabsolutdruck
pu = Umgebungsdruck.delta pdr = pkr - pu = constant
(Pressure regulator design, e.g. 3 bar)
delta pev = pkr - psr = delta pdr + pu - psr
With
delta pdr = differential pressure across the fuel pressure regulator
delta pev = differential pressure via injection valve
pkr = absolute pressure in the fuel system
psr = intake manifold absolute pressure
pu = ambient pressure.

Zur Korrektur der Einspritzzeit bei geändertem Referenzdruck (zum Beispiel Umgebungsdruck statt Saugrohrdruck) wird nun der Korrekturfaktor Fdr eingeführt. Dieser ergibt sich zu:To correct the injection time when the reference pressure changes (for example ambient pressure instead of intake manifold pressure) is now the correction factor Fdr was introduced. This results in:

Fdr = (delta pdr/(delta pdr + pu - psr)) * * 1/2.Fdr = (delta pdr / (delta pdr + pu - psr)) * * 1/2.

Dargestellt ist dieser formelmäßige Zusammenhang in Fig. 3. Dort sind die Eingangsgrößen delta pdr (Δpdr), pu und psr angegeben, die nachfolgend über logische Verknüpfungen, eine Division sowie eine Potenzierung letztlich den Druckkorrek­ turfaktur Fdr bereitstellen.This formulaic relationship is shown in FIG. 3. There, the input variables delta pdr (Δpdr), pu and psr are specified, which ultimately provide the pressure correction factor Fdr via logic operations, division and exponentiation.

Dieser Kraftstoffdruckkorrekturfaktor oder kurz Druckkorrek­ turfaktor Fdr muß auch bei additiven Einspritzkorrekturen, zum Beispiel im Rahmen der Übergangskompensation, berück­ sichtigt werden, so daß sich entsprechend der Darstellung von Fig. 2 für das Ausgangssignal ti der folgende For­ melausdruck ergibt:This fuel pressure correction factor, or pressure correction factor Fdr for short, must also be taken into account in the case of additive injection corrections, for example as part of the transition compensation, so that the following formula expression results for the output signal ti as shown in FIG. 2:

ti = (2 * tl * KFLF * Mulkor + Addkor) * Fdr + tvub = te * Fdr + tvub.ti = (2 * tl * KFLF * Mulkor + Addkor) * Fdr + tvub = te * Fdr + tvub.

Der Druckkorrekturfaktor Fdr kann rechnerisch ermittelt wer­ den oder als Kennfeld über Drehzahl und einer der Größen Drosselklappenwinkel, virtuellem Drosselklappenwinkel oder Last abgelegt werden. te stellt die effektive Einspritzzeit dar, die bei konstantem delta pev die benötigte Kraftstoff­ menge liefern würde. Der Druckkorrekturfaktur Fdr stellt die Korrektur für den nicht konstanten Differenzdruck über dem Einspritzventil delta pev dar und tvub die Korrektur für eine nicht konstante Versorgungsspannung.The pressure correction factor Fdr can be calculated or as a map of speed and one of the sizes Throttle angle, virtual throttle angle or Load are deposited. te represents the effective injection time represents the fuel required at constant delta pev would deliver quantity. The pressure correction factor Fdr represents the Correction for the non-constant differential pressure above the Injector delta pev and tvub the correction for a non-constant supply voltage.

Claims (4)

1. Kraftstoffzumeßsystem für eine Brennkraftmaschine mit Fremdzündung mit einer Kraftstoffpumpe, einem Kraftstoff­ druckregler, Einspritzventilen sowie einem Steuergerät zur Bildung der Ansteuersignale für die Einspritzventile, wobei die Einspritzsignale auf der Basis von Betriebskenngrößen wie Last und Drehzahl sowie Korrekturgrößen gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzsignale nach der Formel ti = te * Fdr + tvub bestimmt werden,
mit ti = Einspritzsignal,
te = Grundeinspritzsignal
tvub = Korrekturwert für die Versorgungsspannung und
Fdr = Druckkorrekturfaktor,
wobei Fdr abhängig ist von den Druckverhältnissen an Druck­ regler und Einspritzventil.1.Fuel metering system for an internal combustion engine with spark ignition with a fuel pump, a fuel pressure regulator, injection valves and a control unit for forming the control signals for the injection valves, the injection signals being formed on the basis of operating parameters such as load and speed and correction values, characterized in that the Injection signals are determined according to the formula ti = te * Fdr + tvub,
with ti = injection signal,
te = basic injection signal
tvub = correction value for the supply voltage and
Fdr = pressure correction factor,
where Fdr depends on the pressure conditions at the pressure regulator and injector. 2. Kraftstoffzumeßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß für den Druckkorrekturfaktor Fdr folgende Beziehung gilt: Fdr = (delta pdr/(delta pdr + pu - psr)) * * 1/2
mit delta pdr = const. = Druckreglerauslegung
pu = Umgebungsdruck
psr = Saugrohrdruck.2. Fuel metering system according to claim 1, characterized in that the following relationship applies to the pressure correction factor Fdr: Fdr = (delta pdr / (delta pdr + pu - psr)) * * 1/2
with delta pdr = const. = Pressure regulator design
pu = ambient pressure
psr = intake manifold pressure. 3. Kraftstoffzumeßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Druckkorrekturfaktor Fdr aus einem Kennfeld abhängig von Drehzahl und Last bzw. Drosselklappenwinkelwert abgeleitet ist.3. Fuel metering system according to claim 1, characterized records that the pressure correction factor Fdr from a map dependent on Speed and load or throttle valve angle value derived is. 4. Kraftstoffzumeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für te die Beziehung gilt: te = 2 * tl * KFLF * Mulkor + Addkor
mit
tl = Lastsignal
KFLF = Faktor aus Kennfeld
Mulkor = multiplikative Korrekturen
Addkor = additive Korrekturen.4. Fuel metering system according to one of claims 1 to 3, characterized in that for te the relationship applies: te = 2 * tl * KFLF * Mulkor + Addkor
With
tl = load signal
KFLF = factor from map
Mulkor = multiplicative corrections
Addkor = additive corrections.
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