DE19642671A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines Spritzverstellers - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Spritzverstellers gemäß den Oberbe­ griffen der unabhängigen Ansprüche.

Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung zur An­ steuerung eines Spritzverstellers sind aus der DE-OS 26 53 046 (US 4,265,200) bekannt. Dort werden ein Ver­ fahren und eine Vorrichtung zur Regelung eines Spritzver­ stellers bei einer Dieselbrennkraftmaschine beschrieben.

Solche Spritzversteller werden auch bei neueren Einspritzsy­ stemen mit Verteilereinspritzpumpen verwendet, bei denen we­ sentliche Einspritzparameter wie der Einspritzbeginn und das Einspritzende mittels eines Magnetventils steuerbar sind, um den Förderbeginn und/oder die Förderrate zu beeinflussen.

Üblicherweise erfolgt die Verstellung des Spritzverstellers in Richtung "früh" durch das Beaufschlagen des Spritzver­ stellerkolbens mit Druck. In Richtung "spät" erfolgt die Verstellung durch Druckentlastung über ein Rückströmventil oder eine Rückströmdrossel. Die Druckentlastung alleine er­ möglicht zwar diese Rückstellung, die benötigte Rückstell­ kraft wird jedoch zum einen durch eine Rückstellfeder und zum anderen durch hydraulische Kräfte auf dem Spritzver­ stellerkolben während der Einspritzung aufgebracht.

Befindet sich das Fahrzeug im sogenannten Schubbetrieb, er­ folgt üblicherweise keine Einspritzung. Damit entfällt die Rückstellkraftkomponente der Einspritzung. In diesem Be­ triebspunkt müßte die Rückstellfeder die alleinige Rück­ stellkraft aufbringen, was in bestimmten Betriebsbereichen nicht gewährleistet ist. Dies hat zur Folge, daß der Spritz­ versteller in diesen Betriebsbereichen in einer falschen Po­ sition verbleibt.

Da in diesem Betriebszustand keine Einspritzungen erfolgen, führt dieses Verhalten zu keinen unzulässigen Verbrennungs­ bedingungen. Da die Soll- und die Istposition des Spritzver­ stellers überwacht werden, kann es zu Fehlermeldungen fuh­ ren, die eine bleibende Regelabweichung anzeigen. Dies hat einen Eintrag im Systemfehlerspeicher zur Folge. Im Rahmen der Wartung kann dies zu einer unnötigen Reparatur oder ei­ nem Austausch der Pumpe führen. Wird der Betriebszustand Schub verlassen, liegt für eine bestimmte Anzahl von Ein­ spritzungen ein fehlerhafter Spritzbeginn vor, was zur Rau­ chentwicklung führen kann.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfah­ ren und einer Vorrichtung zur Ansteuerung eines Spritzver­ stellers oben beschriebene Folgen, insbesondere eine unzu­ treffende Fehlermeldung und der fehlerhafte Spritzbeginn bei beginnenden Einspritzungen nach dem Schub zu vermeiden.

Vorteile der Erfindung

Bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ist es möglich, un­ zutreffende Fehlermeldungen zu vermeiden und/oder nach Ende des Schubbetriebs fehlerhafte Einstellungen des Spritzver­ stellers zu vermeiden.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand eines Blockdiagramms schematisch dargestellt. Mit 100 ist ein Spritzversteller bezeichnet. Solche Spritzversteller werden üblicherweise zur Einstellung des Förderbeginns bei Vertei­ lereinspritzpumpen eingesetzt. Mittels eines Zulaufventils 105 kann eine Zulaufleitung 110 freigegeben bzw. unterbro­ chen werden. Ferner steht eine Rückströmleitung 120 über ein Rückströmventil 115 ebenfalls mit dem Spritzversteller in Verbindung.

Das Steuergerät 130 beaufschlagt ferner weitere Stellmittel 136, wie beispielsweise ein Mengensteller mit Ansteuersigna­ len. Die Steuerung 130 verarbeitet verschiedene Ausgangs­ signale verschiedener Sensoren 140. Hierbei handelt es sich beispielsweise um Mittel 140 zur Vorgabe eines Fahrerwunsch­ signal FP, eines Sensors 142 zur Erfassung eines Istwerts SBI, das den tatsächlichen Einspritzbeginn und/oder die tat­ sächliche Position des Spritzverstellers angibt und/oder ei­ nen Sensor 144 zur Erfassung eines Drehzahlsignals N.

Das Steuergerät umfaßt eine Mengenvorgabe 131, der neben weiteren nicht dargestellten Größen das Fahrerwunschsignal FP und die Drehzahl N zugeführt werden. Die Mengenvorgabe stellt ein Kraftstoffmengensignal QKO zur Verfügung.

Ferner ist eine Sollwertvorgabe 132 vorgesehen, der neben weiteren nicht dargestellten Größen das Kraftstoffmengensi­ gnal QKO und die Drehzahl N zugeführt werden. Die Sollwert­ vorgabe 132 stellt ein Sollwert SBS für die Regelung des Spritzverstellers zur Verfügung.

In einem Verknüpfungspunkt 133 werden der Sollwert SBS und der Istwert SBI mit einander verknüpft. Mit dem Ausgang des Verknüpfungspunktes 133 wird eine Spritzverstellersteuerung 134 beaufschlagt, dem ferner das Kraftstoffmengensignal QKO zugeführt wird. Die Spritzverstellersteuerung 134 beauf­ schlagt das Rückströmventil 115 und das Zulaufventil 105 mit Ansteuersignalen. Ferner beaufschlagt Spritzverstellersteue­ rung 134 einen Verknüpfungspunkt 135 mit einer Mindestmenge QKM. Am zweiten Eingang des Verknüpfungspunktes 135 liegt das Ausgangssignal QKO der Mengenvorgabe 131 an. Mit dem Ausgang des Verknüpfungspunktes 133 wird Mengensteller 136 beaufschlagt.

Der Spritzversteller umfaßt einen Betätigungsarm 160, der in den sogenannten Rollenring der Verteilereinspritzpumpe ein­ greift. Der Betätigungsarm 160 ist an einen Spritzver­ stellerkolben 155 gekoppelt. Der Spritzverstellerkolben 155 ist in einem Führungszylinder 150 gelagert und schließt dort mit seiner einen Stirnseite einen Federraum 162 ein, in den eine sich zwischen Spritzverstellerkolben 155 und Führungs­ zylinder 150 abstützende Rückstellfeder 165 angeordnet ist.

Auf der anderen Seite des Spritzverstellerkolbens münden die Zulaufleitung und die Rückströmleitung ein.

Diese Einrichtung arbeitet nun wie folgt. Ausgehend von we­ nigstens dem Fahrerwunschsignal FP und/oder weiteren Be­ triebskenngrößen, wie beispielsweise dem Drehzahlsignal N, berechnet die Mengenvorgabe 131 das Kraftstoffmengensignal QKO, mit dem der Steller 136 beaufschlagt wird, um die vor­ gegebene Einspritzmenge der Brennkraftmaschine zuzumessen.

Ausgehend von Betriebskenngrößen, wie beispielsweise wenig­ stens dem Kraftstoffmengensignal QKO und dem Drehzahlsignal N, berechnet die Sollwertvorgabe 132 den Sollwert SBS. Die­ ser Sollwert wird im Verknüpfungspunkt 133 mit dem Istwert SBI verglichen und die Regelabweichung SBD gebildet. Ausge­ hend von dieser Regelabweichung SBD steuert die Spritzver­ stellersteuerung 134 die Steller 105 und 115 an.

Soll der Spritzbeginn nach "früh" verstellt werden, so be­ deutet dies, der Spritzverstellerkolben sollte nach links verschoben werden. Dies wird dadurch erreicht, daß das Ven­ til 115 so angesteuert wird, daß es schließt und das Ventil 105 so angesteuert wird, daß es öffnet. Dies hat zur Folge, daß der Spritzverstellerkolben 155 mit Druck beaufschlagt wird und die Feder 165 zusammendrückt und der Kolben sich nach links bewegt.

Soll der Spritzbeginn abhängig von den Betriebsbedingungen nach "spät" verstellt werden, so wird das Ventil 105 so an­ gesteuert, daß es schließt und das Ventil 115 so, daß es öffnet. Dies bewirkt, daß der Spritzverstellerkolben entla­ stet wird und sich aufgrund der Federkraft nach rechts be­ wegt und somit der Spritzbeginn nach "spät" verstellt wird.

Die Anordnung der Ventile 115 und 105 ist nur beispielhaft gewählt. Es können auch andere Anordnungen vorgesehen sein, insbesondere können 3-Wege-Ventile verwendet werden bzw. kann nur ein Zulaufventil und eine Rückstromdrossel verwen­ det werden. Des weiteren ist es auch denkbar, daß die Ver­ stellung nach "früh" und "spät" gerade vertauscht sind.

Problematisch ist nun, daß bei Druckentlastung die Kraft der Feder 165 nicht in allen Betriebszuständen ausreicht, um den Spritzverstellerkolben 155 nach "spät", d. h. nach rechts, zu verstellen. Erfolgen Einspritzungen, so wirkt über den Rollenring und den Betätigungsarm 160 eine zusätzliche Kraftkomponente, die die Feder 165 in ihrer Wirkung unter­ stützt. Entfällt diese zusätzliche Kraft, insbesondere im Schub, wenn keine Einspritzungen auftreten, so reicht die Federkraft nicht in allen Betriebszuständen aus, den Spritz­ verstellerkolben nach "spät" zu verstellen.

Um diese Mängel zu beseitigen, wird nun erfindungsgemäß, wie in Fig. 2 dargestellt, vorgegangen. In einem ersten Schritt 200 wird überprüft, ob ein Zustand vorliegt, in dem die Kraft der Rückstellfeder 165 nicht ausreicht, um den Spritz­ versteller nach "spät" zu verstellen.

Hierzu wird beispielsweise überprüft, ob der Schubbetrieb vorliegt. Hierzu wird bei der dargestellten Ausführungsform überprüft, ob die einzuspritzende Kraftstoffmenge QKO klei­ ner als ein Schwellwert S0 ist. Bei alternativen Ausfüh­ rungsformen kann auch vorgesehen sein, daß anhand anderer Bedingungen erkannt wird, ob ein Zustand vorliegt, in dem die Kraft der Rückstellfeder 165 nicht ausreicht, um den Spritzversteller zu verstellen. Auch der Schubbetrieb kann anhand anderer Größen erkannt werden.

Ist dies nicht der Fall, d. h. die Einspritzmenge ist grö­ ßer, so wird in Schritt 205 ein Zeitzähler t auf Null ge­ setzt. Anschließend wird in Block 210 der normale Pro­ grammablauf abgearbeitet. Bei einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß die Abfrage 200 überprüft ob die Einspritzmenge QKO gleich Null ist.

Erkennt die Abfrage 200, daß der Schubbetrieb vorliegt bzw. daß ein Zustand vorliegt, in dem die Kraft der Rückstellfe­ der alleine nicht ausreicht, so folgt die Abfrage 220. Diese Abfrage 220 überprüft, ob der Betrag der Regelabweichung SBD, dies entspricht dem Betrag der Differenz zwischen dem Istwert SBI und dem Sollwert SBS für den Spritzbeginn, grö­ ßer als ein Schwellwert S1 ist.

Ist dies nicht der Fall, so folgt ebenfalls Schritt 205. Ist dies der Fall, d. h. die Regelabweichung des Spritzverstel­ lerregelkreises ist größer als ein Schwellwert S1, so wird in Schritt 225 eine Mindestkraftstoffmenge QKM vorgegeben und im Verknüpfungspunkt 135 dem Ausgangssignal der Mengen­ vorgabe 131 vorzugsweise additiv überlagert. Die zusätzlich eingespritzte Mindestmenge QKM ist so gewählt, daß sie aus­ reicht, um über den Rollenring eine Rückstellkraft auf den Spritzverstellerkolben 155 auszuüben, die ausreicht, um die­ sen wieder nach "spät" zu verstellen. Andererseits ist die Mindestmenge QKM so gewählt ist, daß so klein gewählt ist, daß sie einen vernachlässigbaren Einfluß auf das Fahrverhal­ ten und die Emissionen besitzt.

Die Mindestmenge wird nur eingespritzt, wenn der Betrag der Differenz SBD zwischen dem Sollwert SBS und dem Istwert SBI größer als der Schwellwert S1 ist. Diese Ausführungsform be­ sitzt den Vorteil, daß eine zusätzliche Einspritzung nur dann erfolgt, wenn sie auch notwendig ist, um den Spritzver­ steller zu bewegen.

Anschließend wird in Schritt 230 ein Zeitzähler t erhöht. Die Abfrage 235 überprüft, ob eine Zeitschwelle tw über­ schritten ist. Ist dies der Fall, so wird in Schritt 240 auf Fehler erkannt. Es wird auf Fehler erkannt, wenn der Betrag der Differenz zwischen dem Sollwert SBS und dem Istwert SBI länger als die Wartezeit tw größer als der Schwellwert S1 ist.

Auf Fehler wird erkannt, wenn trotz der zusätzlichen Ein­ spritzungen eine bleibende Regelabweichung besteht. Andern­ falls startet das Programm erneut mit Schritt 200. Die not­ wendige Erkennung eines Fehlers ist durch diese Maßnahme ge­ währleistet.

In einer vereinfachten Ausführungsform kann die Abfrage 220 weggelassen werden. In dieser Ausführungsform erfolgt die Zusätzliche Einspritzung der Mindestmenge immer, wenn die vom Fahrerwunsch abhängige Kraftstoffmenge QKO zu Null wird und/oder kleiner als ein Wert S0 ist, die nicht ausreicht um den Steller zu bewegen. Bei dieser Ausführungsform besteht ein geringer Aufwand.

Bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise wird der Zustand Schub durch einen Vergleich mit einer applizierbaren Mengen­ schwelle selektiert. Wird der Zustand Schub erkannt, so wird unabhängig vom Fahrerwunsch zyklisch bei einzelnen Zylindern eine Minimalmenge QKS eingespritzt, die die nötige Kraft auf den Spritzverstellerkolben 155 erzeugt. Diese einzelnen Ein­ spritzungen haben keinerlei Auswirkungen auf die Abgasemis­ sion.

Durch die bewußt auch im Schub herbeigeführten Einspritzun­ gen werden beide Kraftkomponenten zur Rückstellung des Spritzverstellerkolbens aktiviert. Damit werden alle negativ zu wertenden Folgen des Betriebszustandes Schub eliminiert.

Claims (8)

1. Verfahren zur Ansteuerung eines Spritzverstellers einer selbstzündenden Brennkraftmaschine, wobei ausgehend von Be­ triebskenngrößen ein Kraftstoffmengensignal (QKO) vorgebbar ist, das wenigstens vom Fahrerwunsch abhängt, dadurch ge­ kennzeichnet, daß unabhängig vom Fahrerwunsch in bestimmten Betriebszuständen zur Verstellung des Spritzverstellers eine Mindestmenge eingespritzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mindestmenge eingespritzt wird, wenn das Kraftstoffmen­ gensignal, das wenigstens vom Fahrerwunsch abhängt, kleiner als ein Schwellwert ist, die Mindestmenge eingespritzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Schubbetrieb die Mindestmenge eingespritzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mindestmenge eingespritzt wird, wenn das Kraftstoff­ mengensignal, das wenigstens vom Fahrerwunsch abhängt, den Wert Null annimmt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mindestmenge nur dann eingespritzt wird, wenn der Betrag der Differenz zwischen einem Sollwert und einem Ist­ wert für eine Spritzverstellerregelung größer als ein Schwellwert ist.

6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mindestmenge so groß gewählt ist, daß sie ausreicht um den Spritzversteller zu bewegen, und daß sie so klein gewählt ist, daß sie einen vernachlässigba­ ren Einfluß auf das Fahrverhalten und die Emissionen be­ sitzt.

7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf Fehler erkannt wird, wenn der Betrag der Differenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert für die Spritzverstellersteuerung länger als eine Wartezeit größer als ein Schwellwert ist.

8. Vorrichtung zur Ansteuerung eines Spritzverstellers einer selbstzündenden Brennkraftmaschine, mit Mitteln, die ausge­ hend von Betriebskenngrößen ein Kraftstoffmengensignal (QKO) vorgeben, das wenigstens vom Fahrerwunsch abhängt, dadurch gekennzeichnet, daß ferner Mittel vorgesehen sind, die unab­ hängig vom Fahrerwunsch in bestimmten Betriebszuständen zur Verstellung des Spritzverstellers eine Mindestmenge ein­ spritzen.