DE19681413C2

DE19681413C2 - Verfahren zum Steuern eines Kraftstoffeinspritzgerätes für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE19681413C2
Application number: DE19681413T
Authority: DE
Inventors: Jiro Akagi; Hiroki Sato; Koichi Okaya; Norifumi Abe
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1995-05-24
Filing date: 1996-05-23
Publication date: 2000-05-11
Anticipated expiration: 2016-05-24
Also published as: GB9722919D0; JPH08319874A; JP3743683B2; DE19681413T1; GB2316501B; GB2316501A; US5842459A; WO1996037695A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Kraft stoffeinspritzgerätes für einen Verbrennungsmotor und insbesondere ein Verfahren zum Steuern eines Kraftstoffein spritzgerätes für einen Verbrennungsmotor, das den Bruch eines Auspuffkrümmers oder dergleichen als Folge hoher Temperatur einwirkung verhindert.

Herkömmlich sind verschiedene Verfahren zum Steuern von Kraft stoffeinspritzgeräten für Verbrennungsmotoren vorgeschlagen worden. Von diesen Verfahren ist ein Verfahren zum Steuern eines Kraftstoffeinspritzgerätes durch Erfassen einer Abgas temperatur mittels eines Temperatursensors in der DE 689 03 503 T2 offenbart. Gemäß diesem Verfahren ragt ein Anschlußendstück eines Thermometers in einen Abgaskrümmer hinein. Ein Temperatursensor ist damit verbunden, indem er in eine elektronische Steuereinheit eingebettet ist. Die Steuereinheit wandelt ein extrem schwaches elektrisches Signal von dem Temperatursensor in ein impulsbreitenmoduliertes Ausgangssignal um und gibt das Signal an ein elektronisches Kraftstoffeinspritzgerät aus. Das Ausgangssignal weist ein Tastverhältnis auf, welches wie die Abgastemperatur ansteigt, wenn der Anstieg einen bestimmten Pegel überschreitet.

Die oben beschriebene Struktur betrifft eine Steuereinheit, die ein Kühlmedium nur dann abgibt, wenn ein tatsächlicher Bedarf zum Kühlen besteht. Viele Verbrennungsmotoren, die in Bau maschinen oder dergleichen verwendet werden, werden jedoch oft bei voller Leistung verwendet, und die Abgastemperatur steigt häufig an. Insbesondere an einem Standort, dessen Umgebung eine hohe Temperatur aufweist, wird diese Tendenz zunehmend wahr nehmbar. Die an solchen Orten verwendeten Auspuffkrümmer von Verbrennungsmotoren brechen häufig. Folglich werden die Bau maschine und der Baubetrieb angehalten, wodurch der Nachteil hervorgerufen wird, daß wegen der verzögerten Fertigstellung des Baus oder dergleichen ein großer Verlust eintritt.

Die Erfindung beseitigt die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik und hat zur Aufgabe, ein verbessertes Verfahren zum Steuern eines Kraftstoffeinspritzgerätes für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, welches das Brechen einer einer hohen Temperatur ausgesetzten Komponente, wie eines Auspuffkrümmers, verhindern kann und einen Alarm auslöst; ein Betrieb des Verbrennungsmotors mit eingeschränkter Leistung soll dann noch möglich sein.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Steuern eines Kraftstoff einspritzgerätes für einen Verbrennungsmotor ist durch die folgenden Verfahrensschritte gekennzeichnet:
vorheriges Einstellen einer ersten Einstelltemperatur und einer zweiten Einstelltemperatur, die höher als die erste Einstelltemperatur ist,
Erfassen einer Temperatur des Abgases, welches von dem Verbrennungsmotor abgegeben wird,
jeweiliges Aufsummieren der Anzahl der Zeiten, zu welchen die Abgastemperatur die erste Einstelltemperatur übersteigt, und der Zeit, während welcher die Abgastemperatur die zweite Einstelltemperatur überschritten hat, und
entweder, wenn die Gesamtanzahl der Zeiten des Überschreitens der ersten Einstelltemperatur einen vorbestimmten Wert übersteigt, oder, wenn die Gesamtzeit des Überschreitens der zweiten Einstelltemperatur einen vorbestimmten Wert übersteigt, Ausführen von wenigstens einer der folgenden Tätigkeiten:
Ausgeben eines Alarms, Reduzieren einer Kraftstoffein spritzrate und Ändern des Kraftstoffeinspritztakts.

Wenn die Anzahl der Zeiten, zu welchen die Abgastemperatur die erste Einstelltemperatur überschritten hat, einen vorbestimmten Wert überschreitet, oder wenn die Zeit, während welcher die Abgastemperatur die zweite Einstelltemperatur überschritten hat, einen vorbestimmten Wert überschreitet, wird entsprechend der oben beschriebenen Struktur zum Beispiel die Kraftstoffein spritzrate gedrosselt und ein Alarm ausgegeben, wodurch ein unerwartetes Brechen eines Auspuffkrümmers oder dergleichen verhindert werden kann, das durch hohe Abgastemperaturen verursacht wird. Zusätzlich kann, nachdem ein Alarm ausgegeben worden ist, auch wenn die Kraftstoffeinspritzrate gedrosselt ist, eine Tätigkeit ausgeführt werden, weshalb die Verzögerung durch einen Stillstand der Maschine verringert wird. Das Brechen eines Auspuffkrümmers oder dergleichen kann auch durch Ändern der Einspritztaktsteuerung verhindert werden.

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Verbrennungsmotors nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 2 zeigt ein Beispiel für eine die Beziehung zwischen der Abgastemperatur eines Motors und zwei Einstelltemperaturen erläuternde grafische Darstellung gemäß der Ausführungsform; und

Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm zum Steuern eines Kraft stoffeinspritzgerätes gemäß der Ausführungsform.

Eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern eines Kraftstoffeinspritzgerätes eines Verbrennungsmotors wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.

Aus Fig. 1 ist ein Kraftstoffeinspritzgerät 2, wie ein elektronischer Regler, ersichtlich, welches jedem Zylinder Kraftstoff zuführt und an einem Verbrennungsmotor 1 befestigt ist. Das Kraftstoffeinspritzgerät 2 ist mit einem Steuergerät 3, wie eine Steuervorrichtung, verbunden und empfängt einen Befehl hinsichtlich der Kraftstoffeinspritzrate, welche der Verbrennungsmotor 1 für jeden Zylinder vorsieht. Ein Temperatursensor 5, der an einem Auspuffkrümmer 4 des Verbrennungsmotors 1 befestigt ist, ist mit dem Steuergerät 3 verbunden. Der Temperatursensor 5 mißt die Temperatur des Auspuffkrümmers 4 und gibt die gemessenen Werte an das Steuergerät 3 aus. Das Kraftstoffsteuergerät 2 weist ein elektromagnetisches Steuerventil 2a, welches die Kraftstoff einspritzrate steuert, und ein Magnetventil 2b auf, welches die Kraftstoffeinspritztaktsteuerung reguliert, und jedes Ventil wird über einen Befehl von dem Steuergerät 3 betätigt. Es sollte erwähnt werden, daß das Kraftstoffeinspritzgerät 2 entweder das Ventil 2a oder das Ventil 2b aufweisen kann und über einen Befehl von dem Steuergerät 3 betätigt wird.

Der Betrieb der oben beschriebenen Anordnung wird nachstehend erläutert. Insbesondere Baumaschinen werden häufig länger mit voller Leistung, also bei durchgedrücktem Gaspedal betrieben. Als Folge hiervon steigt die Abgastemperatur an und ändert sich, wie zum Beispiel aus Fig. 2 ersichtlich. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß eine Abgastemperatur T auf der Ordinate und eine Zeit S auf der Abszisse abgetragen ist. Für die Abgas temperatur T werden eine erste Einstelltemperatur Ta und eine zweite Einstelltemperatur Th eingestellt, die höher als die erste Einstelltemperatur Ta ist. Die erste Einstelltemperatur Ta ist auf eine Temperatur eingestellt, bei welcher eine Wärme ermüdung verursacht wird, und die zweite Einstelltemperatur Th ist auf eine Temperatur eingestellt, bei welcher ein Brechen aufgrund von Oxydation verursacht wird.

Was die Wärmeermüdung betrifft, so wird die Anzahl der Zeiten, zu welchen die Abgastemperatur die erste Einstelltemperatur Ta übersteigt, gespeichert und aufgezeichnet. Wenn die Temperatur auf einen Punkt unterhalb der ersten Einstelltemperatur Ta gefallen ist, nachdem die Abgastemperatur T die erste Einstell temperatur Ta überschritten hat, und die Temperatur die erste Einstelltemperatur Ta erneut übersteigt, wird zu diesem Zeit punkt die Zeit gemessen, während welcher die Temperatur unter halb der ersten Einstelltemperatur Ta gewesen ist. Wenn die gemessene Zeit eine voreingestellte Zeit Sa nicht übersteigt, wird die gemessene Zeit nicht als die Anzahl der Zeiten auf gezeichnet bzw. zur Anzahl der Zeiten hinzuaddiert, auch wenn die Temperatur die erste Einstelltemperatur Ta erneut übersteigt. Die Zeit, welche die vorbestimmte Zeit Sa nicht überschreitet, wird mit ΔSn bezeichnet.

Was den Bruch aufgrund von Oxydation betrifft, so wird die Zeit, während welcher die Temperatur die zweite Einstell temperatur Th überschritten hat, in dem Steuergerät 3 gespeichert und aufgezeichnet. Die Zeit, während welcher die Abgastemperatur die zweite Einstelltemperatur Th überschritten hat, wird jedoch nur dann aufgezeichnet, wenn die Zeit die vor bestimmte Zeit Sh überschreitet (Shn ist aus Fig. 2 ersicht lich, mit n = 1, 2). Wenn die Zeit die vorbestimmte Zeit Shn nicht überschreitet (zum Beispiel, wenn die gemessene Zeit gleich ΔShn ist, wie aus Fig. 2 ersichtlich), wird die gemessene Zeit nicht aufgezeichnet.

Als nächstes wird der Betrieb unter Bezugnahme auf das aus Fig. 3 ersichtliche Flußdiagramm erläutert.

In Schritt 1 wird die Abgastemperatur T von dem Temperatur sensor 5 gemessen. In Schritt 2 wird ermittelt, ob die Abgas temperatur T die erste Einstelltemperatur Ta überschreitet. Wenn die Abgastemperatur T die erste Einstelltemperatur Ta nicht überschreitet, wird zu Schritt 1 zurückgekehrt, und die Abgastemperatur T wird kontinuierlich gemessen. Andererseits, wenn die Abgastemperatur T die erste Einstelltemperatur Ta überschreitet, wird mit Schritt 3 fortgefahren, und das Steuer gerät 3 beginnt mit dem Messen der Zeit S. Als nächstes wird mit Schritt 4 fortgefahren, und es wird ermittelt, ob die Abgastemperatur T die zweite Einstelltemperatur Th über schreitet oder nicht. Wenn die Abgastemperatur T die zweite Einstelltemperatur nicht überschreitet, wird mit Schritt 5 fortgefahren.

In Schritt 5 wird ermittelt, ob die Abgastemperatur unter die erste Einstelltemperatur Ta fällt. Wenn die Abgastemperatur nicht unter die erste Einstelltemperatur Ta fällt, wird zu Schritt 1 zurückgekehrt, und die Abgastemperatur T und die Zeit werden fortgesetzt gemessen. Andererseits, wenn die Abgas temperatur T unter die erste Einstelltemperatur Ta fällt, wird mit Schritt 6 fortgefahren, und es wird ermittelt, ob die Zeit, während welcher die Abgastemperatur T unterhalb der ersten Einstelltemperatur Ta liegt, die vorbestimmte Zeit Sa über steigt. Wenn die Zeit die vorbestimmte Zeit Sa nicht über steigt, wird mit Schritt 1 fortgefahren, ohne daß die Zeit als die Anzahl der Zeiten aufgezeichnet bzw. zur Anzahl der Zeiten hinzuaddiert wird, und die Abgastemperatur T wird gemessen. Andererseits, wenn die Zeit die vorbestimmte Zeit Sa übersteigt, wird mit Schritt 7 fortgefahren, und die Zeit wird als die Anzahl der Zeiten aufgezeichnet, um eine Gesamtanzahl der Zeiten Sn zu erhalten.

In Schritt 8 wird ermittelt, ob die Anzahl der Zeiten, zu denen die Abgastemperatur T die erste Einstelltemperatur Ta über schritten hat, eine vorbestimmte Gesamtanzahl von Zeiten ΣSn übersteigt. Wenn die Anzahl der Zeiten die vorbestimmte Gesamt anzahl der Zeiten ΣSn übersteigt, wird mindestens eine der folgenden Tätigkeiten in Schritt 6 ausgeführt: Ausgeben eines Alarms, Reduzieren einer Kraftstoffeinspritzrate und Ändern des Einspritztakts. Nebenbei ist es bevorzugt, die Tätigkeit des Reduzierens der Kraftstoffeinspritzrate oder die Tätigkeit des Änderns des Einspritztakts mit der Tätigkeit des Ausgebens eines Alarms zu kombinieren. Wenn die Anzahl der Zeiten die vorbestimmte Gesamtanzahl der Zeiten ΣSn in Schritt 8 nicht übersteigt, wird zu Schritt 1 zurückgekehrt und die Abgas temperatur T wird gemessen.

Wenn die Abgastemperatur T die zweite Einstelltemperatur Th in Schritt 4 übersteigt, wird mit Schritt 10 fortgefahren und das Steuergerät 3 beginnt mit dem Messen der Zeit, während welcher die Abgastemperatur T die zweite Einstelltemperatur Th überschritten hat. Als nächstes wird mit Schritt 11 fortge fahren, und es wird ermittelt, ob die Abgastemperatur T unter die zweite Einstelltemperatur Th fällt. Wenn die Abgas temperatur T nicht unter die zweite Einstelltemperatur Th fällt, wird die in Schritt 11 ausgeführte Tätigkeit, das Messen der Abgastemperatur T und das Fortführen des Messens der Zeit, wiederholt. Wenn die Abgastemperatur T unter die zweite Einstelltemperatur Th fällt, wird mit Schritt 12 fortgefahren, und es wird ermittelt, ob die gemessene Zeit die vorbestimmte Zeit Sh übersteigt. Wenn die gemessene Zeit die vorbestimmte Zeit Sh nicht übersteigt (wenn die gemessene Zeit gleich ΔShn ist, wie aus Fig. 2 ersichtlich), wird die gemessene Zeit nicht aufgezeichnet und es wird zu Schritt 1, dem Messen der Abgas temperatur T, zurückgekehrt. Andererseits, wenn die gemessene Zeit die vorbestimmte Zeit Shn übersteigt, wird mit Schritt 13 fortgefahren, und die gemessene Zeit Shn (n = 1, 2 ..) wird auf gezeichnet, um die Gesamtsumme der Zeiten (Sh1 + Sh2 ..) zu erhalten.

In Schritt 14 wird ermittelt, ob die Gesamtsumme der Zeiten (Sh1 + Sh2 ..) den vorbestimmten Wert EShn übersteigt. Wenn die Gesamtsumme der Zeiten den vorbestimmten Wert ΣShn übersteigt, wird wenigstens eine der folgenden Tätigkeiten in Schritt 15, wie in Schritt 9, ausgeführt: Ausgeben eines Alarms, Reduzieren einer Kraftstoffeinspritzrate und Ändern des Kraftstoffeinspritztakts. Wenn die Gesamtanzahl der Zeiten die vorbestimmte Gesamtanzahl der Zeiten (ΣShn) in Schritt 15 nicht übersteigt, wird zu Schritt 1, dem Messen der Abgastemperatur T, zurückgekehrt.

Claims

1. Verfahren zum Steuern eines Kraftstoffeinspritzgerätes für einen Verbrennungsmotor mit den Verfahrensschritten:
vorheriges Einstellen einer ersten Einstelltemperatur und einer zweiten Einstelltemperatur, die höher als die erste Einstelltemperatur ist;
Erfassen einer Temperatur des von dem Verbrennungsmotor (1) abgegebenen Abgases;
jeweiliges Aufsummieren der Zeiten, zu welchen die Abgastemperatur die erste Einstelltemperatur übersteigt, und der Zeit, während welcher die Abgastemperatur die zweite Einstelltemperatur überschritten hat; und
entweder, wenn die Gesamtanzahl der Zeiten des Überschreitens der ersten Einstelltemperatur einen vorbestimmten Wert übersteigt, oder, wenn die Gesamtzeit des Überschreitens der zweiten Einstelltemperatur einen vorbestimmten Wert übersteigt, Ausführen wenigstens einer der folgenden Tätigkeiten:
Ausgeben eines Alarms, Reduzieren einer Kraftstoffein spritzrate und Ändern des Kraftstoffeinspritztakts.